一种分子泵变频器控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于变频器控制技术领域，涉及一种分子泵变频器控制系统。
【背景技术】
[0002]分子泵是获得高真空(HV)和超高真空(UHV)的关键设备之一。它被广泛应用于电子工业、表面工程、核能工业、等离子体技术、薄膜工程等工业领域和研宄部门。涡轮分子泵摆脱了依靠容积变化来抽气的容积泵原理，但为了提高压缩比和抽速，其转速非常高，一般在 15000rpm 到 90000rpm 之间。
[0003]目前的分子泵产品一般采用高速交流异步电动机驱动，电机的额定频率在250-1500HZ之间，额定电压一般小于60V。世界各国工频电网电源的频率和电压不尽相同，如我国为220V/50HZ，日本为110V/60HZ等，但是世界各国工频电网电源都不能满足分子泵运行的要求，这就需要变频调速装置来驱动分子泵。
[0004]变频驱动装置实质上为一个专用的变频器，是依托于电力电子变换技术，利用电力电子器件及其电路对电网输入进行变压、变流和变频，以达到分子泵电机输入要求的电能变换装置，同时，具有一定的保护和控制功能。变频器作为一种变频调速系统，凭借其优越的性能和节能效果，已逐渐开始在分子泵行业发挥它安全、稳定、高效的控制实效。
[0005]现有的变频器通常随着分子泵的启动而启动，变频器输出给分子泵的电源不会随着分子泵的实际转速而相应变化。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种可追踪分子泵实时转速，减小启动冲击电流的分子泵变频器控制系统。
[0007]本发明解决技术问题采用的技术方案是，提出一种分子泵变频器控制系统，其包括降压模块、整流模块、逆变模块、转速追踪模块以及DSP控制模块；所述转速追踪模块将逆变模块输出的UVW三相交流电信号转换为分子泵实时转速；所述DSP控制模块根据分子泵实时转速输出相应频率的SPWM波控制逆变模块的输出电压。
[0008]进一步地，所述转速追踪模块通过如下方式获得分子泵实时转速:将UVW三相交流电信号的UV两相电压通过运算放大器差分计算后输出反映UV两相电压差值的第一矩形波信号；将VW两相电压通过运算放大器差分计算后输出反映VW两相电压差值的第二矩形波信号；对第一矩形波信号与第二矩形波信号的高电平计数，根据单位时间内高电平输出个数得出第一矩形波信号与第二矩形波信号的输出频率，根据该输出频率得出分子泵转动频率从而计算出分子泵转速。
[0009]进一步地，所述降压模块将220V交流电降为60V交流电。
[0010]进一步地，所述整流模块将60V交流电转换为85V脉动直流电。
[0011]进一步地，还包括滤波模块，所述滤波模块将脉动直流电滤波成平滑的直流电。
[0012]进一步地，所述逆变模块将直流电逆变为SPWM波等效交流电并添加死区以及死区补偿。
[0013]进一步地，还包括电流采样模块与显示模块；所述电流采样模块采集逆变模块输出的实时电流值并通过显示模块显示。
[0014]进一步地，还包括外部端子温度检测模块，所述外部端子温度检测模块检测分子泵实时温度，当温度超过设定值时断开分子泵电源。
[0015]进一步地，所述显示模块与DSP控制模块之间采用RS485通讯协议并添加CRC校验丰吴块。
[0016]本发明设置有转速追踪模块，通过转速追踪模块实时追踪分子泵转速并根据分子泵转速调整输出电压值使得分子泵无论在何时或者何种状态启动均可实现软启动，可减小启动瞬间充电电流。
【附图说明】
[0017]图1为本发明分子泵变频器控制系统的控制原理框图。
【具体实施方式】
[0018]以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0019]请参照图1，本发明分子泵变频器控制系统，其包括降压模块10、整流模块20、逆变模块30、转速追踪模块40以及DSP控制模块50。
[0020]降压模块10用于将工频电网电压转换为适合分子泵变频器使用的电压，例如将中国220V或380V工频电压降为60V，或者将日本IlOV工频电压降为60V。
[0021]降压后的交流电通过整流模块20整流为脉动的直流电源。整流模块20可采用三相全桥整流电路。
[0022]经过整流模块20输出的脉动直流电源还可经过滤波模块60处理为平稳的直流电源。
[0023]平稳的直流电源经过逆变模块30转换为等效的交流电源供分子泵使用。
[0024]本发明中，逆变模块的IGBT受DSP控制模块50控制。也即，逆变模块输出的UVW三相交流电先输出至转速追踪模块，转速追踪模块根据UVW三相交流电得出分子泵电机实时转速，DSP控制模块50根据分子泵实时转速输出相应频率的SPWM波信号给逆变模块，使得逆变模块按照需求输出对应的电压。
[0025]转速追踪模块通过如下方式获得分子泵电机实时转速:
[0026]将UVW三相交流电信号的UV两相电压通过运算放大器差分计算后输出反映UV两相电压差值的第一矩形波信号；将VW两相电压通过运算放大器差分计算后输出反映VW两相电压差值的第二矩形波信号；对第一矩形波信号与第二矩形波信号的高电平计数，根据单位时间内高电平输出个数得出第一矩形波信号与第二矩形波信号的输出频率，根据该输出频率得出分子泵转动频率从而计算出分子泵转速。
[0027]在一较佳实施例中，利用程序主循环2ms执行一次的特性，以500个高电平周期为一个循环计算出输出频率。信号输出频率与分子泵电机频率存在一比一的关系。
[0028]当变频器无输出且分子泵转速不为O时，在启动瞬间，变频器即可以根据分子泵实时转速输出相应SPWM波控制逆变模块，实现分子泵的软启动，可以减小启动瞬间的冲击电流。
[0029]更为优选地，本发明的逆变模块还添加了死区以及死区补偿使得逆变模块输出的交流电波形更贴近实际交流电。
[0030]本发明还设置有电流采样模块70以及显示模块80，电流采样模块70。电流采样模块70采集逆变模块输出的实时电流值并反馈至DSP控制模块并通过显示模块80显示，方便使用者查看分子泵变频器实时工作状态。
[0031]DSP控制模块与显示模块之间采用RS485通讯协议通讯，同时还添加有CRC校验程序，使得DSP控制模块与显示模块之间的通讯具有很强的抗干扰能力，可以适用于各类复杂的工况。
[0032]更为优选地，本发明还设置有外部端子温度检测模块，所述外部端子温度检测模块检测分子泵实时温度，当温度超过设定值时断开分子泵电源。外部端子温度检测模块可以完美保护分子泵，防止分子泵过热的现象发生。
[0033]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种分子泵变频器控制系统，其特征在于:包括降压模块、整流模块、逆变模块、转速追踪模块以及DSP控制模块；所述转速追踪模块将逆变模块输出的UVW三相交流电信号转换为分子泵实时转速；所述DSP控制模块根据分子泵实时转速输出相应频率的SPWM波控制逆变模块的输出电压。
2.根据权利要求要求I所述的分子泵变频器控制系统，其特征在于:所述转速追踪模块通过如下方式获得分子泵实时转速:将UVW三相交流电信号的UV两相电压通过运算放大器差分计算后输出反映UV两相电压差值的第一矩形波信号；将VW两相电压通过运算放大器差分计算后输出反映VW两相电压差值的第二矩形波信号；对第一矩形波信号与第二矩形波信号的高电平计数，根据单位时间内高电平输出个数得出第一矩形波信号与第二矩形波信号的输出频率，根据该输出频率得出分子泵转动频率从而计算出分子泵转速。
3.根据权利要求要求I所述的分子泵变频器控制系统，其特征在于:所述降压模块将220V交流电降为60V交流电。
4.根据权利要求要求I所述的分子泵变频器控制系统，其特征在于:所述整流模块将60V交流电转换为85V脉动直流电。
5.根据权利要求要求I所述的分子泵变频器控制系统，其特征在于:还包括滤波模块，所述滤波模块将脉动直流电滤波成平滑的直流电。
6.根据权利要求要求I所述的分子泵变频器控制系统，其特征在于:所述逆变模块将直流电逆变为SPWM波等效交流电并添加死区以及死区补偿。
7.根据权利要求要求I所述的分子泵变频器控制系统，其特征在于:还包括电流采样模块与显示模块；所述电流采样模块采集逆变模块输出的实时电流值并通过显示模块显不O
8.根据权利要求要求I所述的分子泵变频器控制系统，其特征在于:还包括外部端子温度检测模块，所述外部端子温度检测模块检测分子泵实时温度，当温度超过设定值时断开分子泵电源。
9.根据权利要求要求7所述的分子泵变频器控制系统，其特征在于:所述显示模块与DSP控制模块之间采用RS485通讯协议并添加CRC校验模块。
【专利摘要】本发明提出一种分子泵变频器控制系统，其包括降压模块、整流模块、逆变模块、转速追踪模块以及DSP控制模块；所述转速追踪模块将逆变模块输出的UVW三相交流电信号转换为分子泵实时转速；所述DSP控制模块根据分子泵实时转速输出相应频率的SPWM波控制逆变模块的输出电压。本发明设置有转速追踪模块，通过转速追踪模块实时追踪分子泵转速并根据分子泵转速调整输出电压值使得分子泵无论在何时或者何种状态启动均可实现软启动，可减小启动瞬间充电电流。
【IPC分类】H02M7-5387, H02P23-14, H02P1-30
【公开号】CN104868771
【申请号】CN201510155968
【发明人】孙文
【申请人】浙江新富凌电气股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月3日