一種星載雙制冷機錯峰控制器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于星載紅外遙感器中制冷機控制技術，主要涉及一種星載雙制冷機錯峰 控制器。
【背景技術】
[0002] 隨著空間紅外遙感技術的快速發(fā)展，星載紅外遙感器的功能變得更豐富，譜段變 得更多。一臺遙感器通常安裝兩個甚至更多紅外探測器件，以滿足不同的觀測要求。由于 紅外探測器工作需要低溫環(huán)境，因此就需要相應數(shù)量的制冷機同時工作。制冷機工作的特 點是采用正弦電壓驅(qū)動，因此制冷機工作所需功率按正弦形式波動。經(jīng)計算，其峰值功率可 達平均功率的兩倍。若兩臺制冷機同時工作且采用兩臺控制器獨立控制，則可能造成峰值 功率的疊加。紅外遙感器上制冷機通常為大功率負載，一般所需平均功率100W~250W之 間，若兩臺制冷機峰值功率疊加，則最高可達到1000W。所有星載設備的供電均來自于衛(wèi)星 太陽能帆板發(fā)電，由于衛(wèi)星太陽能帆板體積、成本等限制，星上電力資源緊張，難以滿足制 冷機工作時所需峰值功率。目前主要的減小輸入峰值功率的方法是在輸入端加濾波儲能電 路，但由于輸入功率較大，濾波儲能電路通常體積大、功率損耗大，因此效果并不夠優(yōu)異。
[0003] 中國專利公開號CN 103064449A，公開日是2013年4月24日，名稱為"一種基于 微控制器的制冷機控制電路"，其公開了采用微控制器的制冷機控制電路，該控制電路僅針 對控制一臺制冷機設計，不具備兩臺制冷機同時控制功能，也不具有減小輸入功率波動的 功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術不足，提出一種星載雙制冷機錯峰控制 器，解決了兩臺制冷機同時工作時所需總峰值輸入功率過大的問題。
[0005] 制冷機采用正弦電壓驅(qū)動，因此制冷機工作所需功率符合周期性波動。針對兩臺 制冷機同時工作時可能存在的由于同相位疊加而導致所需總峰值輸入功率過大的問題，提 供了一種星載雙制冷機錯峰控制器。該控制器通過控制輸出正弦驅(qū)動電壓的相位，以減小 總峰值輸入功率。此外本發(fā)明通過一臺控制器同時控制兩臺外部制冷機能夠使系統(tǒng)簡化， 有效降低成本。因此，具有重要的工程意義和經(jīng)濟意義。
[0006] 本發(fā)明的技術解決方案是：一種星載雙制冷機錯峰控制器，包括：控制電路和功 率電路；控制電路包括：微處理器電路、通信接口電路和SPWM接口電路；功率電路包括：第 一逆變電路、第二逆變電路、第一 LC濾波電路和第二LC濾波電路；
[0007] 外部上位機通過通信接口電路向微處理器電路發(fā)送指令，微處理器電路對接收到 的上位機指令進行解析，根據(jù)指令內(nèi)容要求，產(chǎn)生兩路獨立的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM送至 SPWM接口電路，兩路正弦脈寬調(diào)制信號SPWM中正弦基波周期相同、相位相差90°，并且兩 路正弦脈寬調(diào)制信號SPWM中正弦基波幅度能夠根據(jù)上位機指令獨立調(diào)節(jié)；
[0008] SPWM接口電路將接收到的兩路正弦脈寬調(diào)制信號SPWM分別先進行放大后，再進 行光電隔離，產(chǎn)生兩路隔離后的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM (包括SPWM1和SPWM2)，送至功率電 路中的第一逆變電路和第二逆變電路，通過兩路隔離后的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM驅(qū)動第 一逆變電路和第二逆變電路；
[0009] 第一逆變電路，接收SPWM接口電路送來的一路隔離后的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM， 對SPWM信號進行功率放大，再由第一 LC濾波電路進行LC濾波后，得到第一路正弦電壓信 號；第二逆變電路，接收SPWM接口電路送來的另一路隔離后的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM，對 SPWM信號進行功率放大，再由第二LC濾波電路進行LC濾波后，得到第二路正弦電壓信號。 第一路正弦電壓信號和第二路正弦電壓信號分別同時驅(qū)動外部兩個制冷機，且第一路正弦 電壓信號與第二路正弦電壓信號的相位相差90°，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動外部兩個制冷機錯峰工 作。
[0010] 所述第一制冷機和第二制冷機為斯特林制冷機或脈沖管制冷機。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：
[0012] (1)本發(fā)明中所述控制器能夠控制兩臺制冷機同時工作，且驅(qū)動電壓獨立可調(diào)，可 適用不同規(guī)格和型號的斯特林制冷機或脈沖管制冷機?，F(xiàn)有技術一臺控制器僅能控制一臺 制冷機，因此本發(fā)明能有效簡化系統(tǒng)、縮減成本。
[0013] (2)在兩臺制冷機同時工作情況下，通過采用錯峰控制方法，本發(fā)明能夠有效減小 峰值功率，降低制冷機對供電電源輸出功率的要求。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明控制器組成示意圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明驅(qū)動外部制冷機輸入電壓、電流和功率波形圖；
[0016] 圖3為本發(fā)明錯峰驅(qū)動與同相位驅(qū)動外部制冷機輸入功率波形對比圖；
[0017] 圖4為本發(fā)明SPWM信號產(chǎn)生原理圖；
[0018] 圖5為本發(fā)明第一逆變電路和第二逆變電路原理圖；
[0019] 圖6為本發(fā)明第一 LC濾波電路和第二LC濾波電路原理圖；
[0020] 圖7為本發(fā)明軟件生成SPWM信號原理圖。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明所述制冷機用于為星載紅外遙感器中紅外探測器提供低溫環(huán)境，包括斯特 林制冷機和脈沖管制冷機兩種，所述控制器是用于驅(qū)動制冷機的星載電子設備?？刂破魍?過驅(qū)動制冷機壓縮機內(nèi)的直線電機進行簡諧運動完成制冷功能，因此控制器需輸出正弦電 壓驅(qū)動制冷機工作，正弦電壓驅(qū)動產(chǎn)生同相位的正弦電流。
[0022] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0023] 如圖2(a)所示，假設控制器輸出驅(qū)動第一制冷機的正弦電壓為
【主權項】
1. 一種星載雙制冷機錯峰控制器，其特征在于包括：控制電路和功率電路；控制電路 包括：微處理器電路、通信接口電路和SPWM接口電路；功率電路包括：第一逆變電路、第二 逆變電路、第一LC濾波電路和第二LC濾波電路； 外部上位機通過通信接口電路向微處理器電路發(fā)送指令，微處理器電路對接收到的上 位機指令進行解析，根據(jù)指令內(nèi)容要求，產(chǎn)生兩路獨立的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM送至SPWM 接口電路，兩路正弦脈寬調(diào)制信號SPWM中正弦基波周期相同、相位相差90°，并且兩路正 弦脈寬調(diào)制信號SPWM中正弦基波幅度能夠根據(jù)上位機指令獨立調(diào)節(jié)； SPWM接口電路將接收到的兩路正弦脈寬調(diào)制信號SPWM分別先進行放大后，再進行光 電隔離，產(chǎn)生兩路隔離后的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM，送至功率電路中的第一逆變電路和第 二逆變電路，通過兩路隔離后的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM驅(qū)動第一逆變電路和第二逆變電 路； 第一逆變電路，接收SPWM接口電路送來的一路隔離后的正弦脈寬調(diào)制信號SPWMdt SPWM信號進行功率放大，再由第一LC濾波電路進行LC濾波后，得到第一路正弦電壓信號； 第二逆變電路，接收SPWM接口電路送來的另一路隔離后的正弦脈寬調(diào)制信號SPWM，對SPWM 信號進行功率放大，再由第二LC濾波電路進行LC濾波后，得到第二路正弦電壓信號，第一 路正弦電壓信號和第二路正弦電壓信號分別同時驅(qū)動第一制冷機和第二制冷機，且第一路 正弦電壓信號與第二路正弦電壓信號的相位相差90°，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動外部兩個制冷機錯峰 工作。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種星載雙制冷機錯峰控制器，其特征在于：所述第一制冷 機和第二制冷機為斯特林制冷機或脈沖管制冷機。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種星載雙制冷機錯峰控制器，所述控制器由控制電路和功率電路組成，所述控制電路由微處理器電路、通信接口電路和SPWM(正弦脈寬調(diào)制)接口電路組成，所述功率電路由第一逆變電路、第二逆變電路、第一LC濾波電路和第二LC濾波電路組成?？刂齐娐份敵鰞陕藩毩⒌腟PWM信號，分別控制功率電路中兩套逆變電路，再分別經(jīng)過兩套LC濾波電路變?yōu)槠交恼译妷盒盘枴？刂破魍ㄟ^輸出相位相差90°的兩路正弦電壓信號，控制兩臺制冷機錯峰工作。本發(fā)明能夠在控制兩臺制冷機同時工作的情況下，通過錯峰控制減小總輸入峰值功率，降低制冷機工作對星上電源系統(tǒng)的要求；此外相對于采用兩臺控制器控制兩臺制冷機，本發(fā)明能夠使系統(tǒng)簡化，縮減成本。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN104820383
【申請?zhí)枴緾N201510178395
【發(fā)明人】胡海波, 楊小樂, 凌龍, 史漫麗
【申請人】北京空間機電研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月15日