[发明专利]一种高性能呼吸机涡轮控制器

权利要求书

1.一种涡轮控制器，其特征在于包括：上位控制部分、现场控制部分及电源管理模块；其中，上位控制部分包括：上位计算机、数/模转换器D/A模块、信号调理模块、电压/频率转换V/F模块、及电源模块；现场控制部分包括：现场控制模块、涡轮驱动模块、涡轮电流检测模块、涡轮转速检测模块；电源管理模块包括核心电路电源模块及功率电源模块；

在上位控制部分中，上位计算机具有控制与数据接口，用于输入控制涡轮运行的控制命令，并从现场控制部分接收与涡轮运行状态相关的数据，上位计算机输出的控制命令通过数/模转换器D/A模块转换成模拟信号，成为控制涡轮转速的电压信号经数/模转换器D/A模块转换后的信号输入到信号调理模块，在信号调理模中经过直流偏置和滤波进行信号调理后输入到电压/频率转换V/F模块，电压/频率转换V/F模块将模拟电压信号变换为频率信号，变换得到的频率信号被发送给现场控制模块以控制涡轮的运行；

在现场控制部分中，现场控制模块接收经电压/频率转换V/F模块变换得到的频率信号并对接收到的频率信号进行处理，将经处理的频率信号传送到涡轮驱动模块，驱动涡轮运转；涡轮驱动模块用于驱动涡轮运转；涡轮电流检测模块用于检测涡轮运转时的电流，并将检测到的电流经模/数转换A/D变换后传送给现场控制模块；涡轮转速检测模块用于检测涡轮的转速，并将检测到的转速信号经电平转换后传送给现场控制模块；

电源管理模块中的核心电路电源模块用于给上位计算机及现场控制模块提供电源，电源管理模块中的功率电源模块用于给驱动涡轮运转。

2.如权利要求1所述的涡轮控制器，其特征在于，现场控制模块发送的数据可以在数据缓冲模块中缓冲后再传送给涡轮驱动模块，现场控制模块发送给上位计算机的数据为涡轮的电流、涡轮的转速和/或涡轮运行的其它参数。

3.如权利要求1所述的涡轮控制器，其特征在于，现场控制模块包括CPU通讯接口模块、寄存器组、电流反馈模块、电流调节器、速度调节器、位置调节器、脉宽调制电路及状态机；其中，

CPU通讯接口模块用于与上位机进行通讯，接收来自电压/频率转换V/F模块的频率信号，并将与涡轮的运转相关的状态数据传送给上位机，CPU通讯接口模块将接收到的频率信号传送到寄存器组，在寄存器组中经过缓冲后，送至电流调节器，电流调节器根据检测得到的涡轮转速及涡轮的反馈电流，将调节信号送至脉宽调制电路，脉宽调节电路输出6路脉宽调制信号用于控制涡轮的转速，寄存器组中还接收电流反馈信号，并将接收到的频率信号、反馈电流信号送至速度调节器和位置调节器，在状态机的控制下，位置调节器将其输出信号传送至速度调节器。

4.如权利要求1所述的涡轮控制器，其特征在于，上位控制部分和现场控制部分可以一体制造，也可以分开制造。

5.如权利要求1所述的涡轮控制器，其特征在于，现场控制模块将涡轮的运行状态通过运行状态灯进行显示。

6.如权利要求1所述的涡轮控制器，其特征在于，电源管理模块中的核心电路电源模块分别提供上位计算机的电源和提供给现场控制模块电源，即上位计算机、现场数据处理模块的电源相互独立。

7.如权利要求1所述的涡轮控制器，其特征在于，电压/频率转换V/F模块的V/F变换工作频率为1MHz，满度输出频率为10KHz时非线性度为0.002%。

8.如权利要求1所述的涡轮控制器，其特征在于，涡轮电流检测模块采用霍尔传感器电路。

9.如权利要求1所述的涡轮控制器，其特征在于，涡轮驱动模块为一三相逆变器。

10.一种涡轮控制方法，其特征在于包括如下步骤：上位计算机发送一个涡轮转速控制命令，经数/模转换后变换成模拟信号，成为控制涡轮转速的电压信号，经数/模转换后的信号经过直流偏置和滤波进行信号调理后进行电压/频率转换后，模拟电压信号变换为频率信号，变换得到的频率信号被用以控制涡轮的运行。

11.如权利要求10所述的涡轮控制方法，其特征在于，变换得到的频率信号传送到涡轮驱动模块，驱动涡轮运行；涡轮电流检测模块用于检测涡轮运转时的电流，并将检测到的电流经模/数转换A/D变换后传送给现场控制模块；涡轮转速检测模块用于检测涡轮的转速，并将检测到的转速信号经电平转换后传送给现场控制模块。