路设定的电压值与测温元件反馈电压值进行比较，经主控电路Ul内的误差放大器放大、滤波产生一个调制电压值后与其内部振荡器产生的三角波对比，输出一个PWM方波，功率驱动电路根据该方波占空比来调整三相无刷电机转子从而达到调整斯特林制冷机输出功率目的。当误差放大器得到测温元件反馈电压值在误差范围内大于设定电压值时，经过电路比较放大后，PWM调节功率驱动电路减慢电机转速，从而降低制冷机输出的制冷功率；当比较放大电路得到测温元件反馈电压值在误差范围内小于设定电压时，功率驱动电路增大功率输出，使制冷机制冷量增大，形成闭环控制系统。整体工作过程示意图如图14所示。
[0067]虽然通过实施例描述了本申请，本领域的技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，包括:主控电路和功率驱动电路； 所述主控电路，用于根据所述旋转式斯特林制冷机内的霍尔传感器反馈的霍尔信号，确定电机转子位置;用于比较所述旋转式斯特林制冷机制冷温度的电压值与设定的目标温度的电压值，若二者的差值在设定的误差范围内，则基于所述差值，生成PWM波形控制信号；否则，根据所述差值，判断制冷温度是否大于目标温度，若大于，则生成固定脉宽的方波脉冲控制信号；若小于，则生成电机停转控制信号；以及用于根据电机转子位置，输出对应的控制信号； 所述功率驱动电路，用于将所述主控电路输出的所述方波脉冲控制信号输出到所述旋转式斯特林制冷机的电机，以调控所述旋转式斯特林制冷机全功率输出；将所述主控电路输出的所述PWM波形控制信号输出到所述旋转式斯特林制冷机的电机，以微调所述旋转式斯特林制冷机的功率输出；将所述主控电路输出的电机停转控制信号输出到所述旋转式斯特林制冷机的电机。2.如权利要求1所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，还包括:控温设定电路，用于设定所述目标温度的电压值，并将该电压值输出至所述主控电路。3.如权利要求2所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述控温设定电路，具体包括:电阻R4、R5、R6和电位器R22 ； 所述电阻R4—端与基准电压VR相连，另一端与电位器R22—端相连，电位器R22另一端与电阻R6—端相连，电阻R6另一端接地；电位器R22中心抽头端接电阻R5—端，R5另一端接所述主控电路； 所述控温设定电路利用基准电压VR经过R4、R22、R6组成的分压电阻网络设定目标温度的电压值，并将该电压值通过匹配电阻R5输出到所述主控电路。4.如权利要求1所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述主控电路，具体包括:误差放大器、转子位置编码器和处理器； 所述误差放大器，用于对布设于所述旋转式制冷机内的测温元件反馈的制冷温度的电压值和设定的目标温度的电压值进行比较，得到制冷温度信号差，若该信号差在设定的误差范围内，则对该信号差进行放大、滤波处理，得到调制电压值后输出至所述处理器；否则将所述制冷温度信号差输出至所述转子位置编码器； 所述处理器，用于接收到所述调制电压值后，生成HVM波形控制信号，并将其输出至所述转子位置编码器； 所述转子位置编码器，用于根据所述旋转式斯特林制冷机内的霍尔传感器反馈的霍尔信号，得到电机转子位置；以及在接收到所述制冷温度信号差时，根据该信号差，判断制冷温度是否大于目标温度，若是，则生成固定脉宽的方波脉冲控制信号，并根据电机转子位置，输出所述方波脉冲控制信号，以调控所述旋转式斯特林制冷机全功率输出；否则，输出电机停转控制信号；以及，在接收到所述PWM波形控制信号时，根据电机转子位置，输出所述PWM波形控制信号，以微调所述旋转式斯特林制冷机的功率输出。5.如权利要求4所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述主控电路还包括:振荡器，用于根据设定的三角波频率，产生三角波； 所述处理器，具体用于将所述调制电压值与所述三角波进行对比，生成所述PWM波形控制信号。6.如权利要求5所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述主控电路还包括:用于设定三角波频率的电阻R15和电容C6; 所述电阻R15—端连接到基准电源VR、另一端与所述电容C6的一端相连，连接点与所述振荡器相连;所述电容C6的另一端接地。7.如权利要求4所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述主控电路还包括:电阻R8、电阻R9和电容C5 ； 所述电阻R8—端与测温元件侧相连，另一端连接电阻R9;所述电容C5与所述电阻R9并联;所述电容C5与电阻R9的两个连接点分别外接到所述误差放大器。8.如权利要求1至7任意一项所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述主控电路将控制信号输出到主控电路内部的推动极AT、BT、CT、AB、BB、CB;其中，所述推动极AT、BT、CT连接到与其对应的上拉电阻;所述推动极AB、BB、CB连接到与其对应的输出匹配电阻； 所述主控电路通过上拉电阻输出H桥TOP端控制信号AT、BT、CT至功率驱动电路，通过输出匹配电阻输出H桥BOTTOM端的控制信号AB、BB、CB至功率驱动电路。9.如权利要求8所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述功率驱动电路具体包括:第一 N-MOSFET、第二 N-MOSFET、第三 N-MOSFET、第一 P-MOSFET、第二 P-MOSFET 和第三 P-MOSFET; 所述第一N-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的AB控制信号；第一P-M0SFET的栅极G极，接收主控电路输出的AT控制信号;第一N-MOSFET与第一P-MOSFET的漏极D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组A相； 所述第二N-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的BB控制信号；第二P-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的BT控制信号;第二N-MOSFET与第二P-MOSFET的漏极D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组B相； 所述第三N-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的CB控制信号；第三P-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的CT控制信号；第三N-MOSFET与第三P-MOSFET的漏极D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组C相； 三个P-MOSFET的源极S极相连接至电源输入端VOUT;三个N-MOSFET的源极S极相连接后接地。10.如权利要求1至7、9任意一项所述的旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，还包括:HALL供电电路，用于为所述旋转式斯特林制冷机内的霍尔传感器供电。
【专利摘要】本发明公开了一种旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其对制冷温度的电平值与设定的目标温度的电平值进行比较得到制冷温度信号差，当制冷温度远高于目标温度时，结合电机位置信号，经位置编码器输出固定脉宽的方波控制信号，驱动功率驱动电路控制三相直流无刷电机运转带动斯特林制冷机全速工作；当制冷温度到达控温设定点附近时，将二者的电压差值经过放大、滤波处理后与三角波进行对比，输出一个脉宽调节的方波，驱动功率驱动电路根据该方波占空比的调整来控制输出功率，即采用PWM方式驱动直流无刷电机工作，从而实现基本恒定的闭环动态制冷温度控制。本发明所述方案实现了对旋转式斯特林制冷机的精准控温。
【IPC分类】H02P6/08, H02P6/17
【公开号】CN105577044
【申请号】CN201510963430
【发明人】温建国, 陈晓月, 刘湘德, 饶启超
【申请人】中国电子科技集团公司第十一研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月21日