[发明专利]一种斯特林电机的软启动控制系统及斯特林制冷机

权利要求书

1.一种斯特林电机的软启动控制系统，用于控制斯特林电机平稳启动，其特征在于，包括：

用于产生设定序列的SPWM波的脉冲发生器；

用于驱动斯特林电机的活塞产生直线振荡的H桥控制单元，该H桥控制单元包括为定子绕组施加正向电压的第一通路和为定子绕组施加反向电压的第二通路，所述第一通路、第二通路分别与脉冲发生器电连接;

在电机启动阶段，所述脉冲发生器分别输出第一SPWM波和第二SPWM波，所述第一SPWM波控制第一通路导通和关断，第二SPWM波控制第二通路导通和关断，且第一SPWM波和第二SPWM波的相位相反，在相同脉冲周期内，所述第一通路导通时第二通路关断，所述第二通路导通时第一通路关断；并且，

所述第一SPWM波的占空比大于第二SPWM波的占空比时驱动所述活塞上行，所述第二SPWM波的占空比大于第一SPWM波的占空比时驱动所述活塞下行，且在任一相同脉冲周期，所述第一SPWM波和第二SPWM波的占空比之和均为100%，使得该斯特林电机的定子绕组上流动的电流成大致正弦波形，以驱动斯特林电机的活塞平稳运动；

在所述电流的正弦波正半周的上升阶段，所述第一SPWM波的占空比逐渐变大，第二SPWM波的占空比逐渐变小，以逐渐增大电机活塞的上行速度；在该电流的正弦波正半周的下降阶段，所述第一SPWM波的占空比逐渐变小，第二SPWM波的占空比逐渐变大，以逐渐减小电机活塞的上行速度；

在所述电流的正弦波负半周的下降阶段，所述第一SPWM波的占空比逐渐变小，第二SPWM波的占空比逐渐变大，以逐渐增大电机活塞的下行速度；在该电流的正弦波负半周的上升阶段，所述第一SPWM波的占空比逐渐变大，第二SPWM波的占空比逐渐变小，以逐渐减小电机活塞的下行速度。

2.根据权利要求1所述的斯特林电机的软启动控制系统，其特征在于，所述活塞上行的起始位置所对应的第一SPWM波和第二SPWM波的占空比均为50%；所述活塞下行的起始位置所对应第一SPWM波和第二SPWM波的占空比均为50%。

3.根据权利要求1所述的斯特林电机的软启动控制系统，其特征在于，在电机活塞的上行速度达到最大时所对应的第一SPWM波的占空比为预设值DR_max，第二SPWM波的占空比为预设值DR_min，DR_max+DR_min=100%，其中DR_max不小于70%，DR_min不大于30%。

4.根据权利要求1所述的斯特林电机的软启动控制系统，其特征在于，在电机活塞的下行速度达到最大时所对应的第二SPWM波的占空比为预设值DR_max，第一SPWM波的占空比为预设值DR_min，DR_max+DR_min=100%，其中DR_max不小于70%，DR_min不大于30%。

5.根据权利要求1或2所述的斯特林电机的软启动控制系统，其特征在于，在电机活塞的上行阶段，所述第一SPWM波的占空比大于50%，第二SPWM波的占空比小于50%；在电机活塞的下行阶段，所述第一SPWM波的占空比小于50%，第二SPWM波的占空比大于50%。

6.根据权利要求1所述的斯特林电机的软启动控制系统，其特征在于，所述第一SPWM波、第二SPWM波在正弦波电流的正半周和负半周分别具有N个脉冲周期，N≥60。

7.根据权利要求1所述的斯特林电机的软启动控制系统，其特征在于，所述H桥控制单元包括位于高端的左上臂NMOS管(Q1)与右上臂NMOS管(Q3)，以及位于低端的左下臂NMOS管(Q2)与右下臂NMOS管(Q4)，左上臂NMOS管(Q1)与右下臂NMOS管(Q4)构成第一通路，右上臂NMOS管(Q3)与左下臂NMOS管(Q2)构成第二通路。