[实用新型]两级高频脉管制冷机直流驱动与主动温控系统

摘要

本专利公开了一种两级高频脉管制冷机直流驱动与主动温控系统，该系统主要由DC-DC转换模块一、DC-DC转换模块二、双通道模拟-数字信号转换模块、数字信号处理器、双通道数字-模拟信号转换模块、双通道温度信号采集及运放模块以及H桥功率放大模块组成。通过采集两级制冷机每一级冷端温度，转换为合适电压信号，通过一系列的信号处理，输出控制信号能实现两级脉冲管制冷机在直流电源下的高效驱动，并能对两级制冷机每一级的冷端温度进行主动控制。本专利对于两级高频脉冲管制冷机在航天等特殊领域的应用具有非常积极的意义。

主权项

一种两级高频脉管制冷机直流驱动与主动温控系统，它包括DC‑DC转换模块一(1)、DC‑DC转换模块二(3)、双通道模拟‑数字信号转换模块(4)、数字信号处理器(5)、双通道数字‑模拟信号转换模块(6)、双通道温度信号采集及运放模块(7)以及H桥功率放大模块(14)，其特征在于：所述的DC‑DC转换模块一(1)和DC‑DC转换模块二(3)为不同次级端转换电压的直流变压器，双通道温度信号采集及运放模块(7)由两个热电偶、两个测温电桥，两个运算放大器以及相应外围电路组成，H桥功率放大模块(14)由H桥集成芯片及相应外围电路组成；外部直流总线(2)连接H桥功率放大模块(14)进行供电，DC‑DC转换模块一(1)连接双通道温度信号采集及运放模块(7)和H桥功率放大模块(14)进行供电，DC‑DC转换模块二(3)连接双通道模拟‑数字信号转换模块(4)、数字信号处理器(5)以及双通道数字‑模拟信号转换模块(6)进行供电；双通道温度信号采集及运放模块(7)连接至脉冲管制冷机的第一级冷端换热器(10)以及第二级冷端换热器(8)处，通过设置在脉冲管制冷机第一级冷端换热器(10)上的热电偶一(23)以及第二级冷端换热器(8)上的热电偶二(26)分别获取到两级温度的电阻信号，利用测温电桥一(24)和测温电桥(27)分别将两路热电偶电阻信号转化为两路电压信号；两路电压信号分别传送至信号运放模块一(25)和信号运放模块二(28)，经过运算放大器将电压信号进一步转换为两路合适大小的模拟电压信号；两路模拟电压信号输送至双通道模拟‑数字信号转换模块(4)，将输入的两路模拟信号转换为相对应的两路数字信号；两路数字信号被输送至数字信号处理器(5)后同时输出波形上互补的两路SPWM信号；上述两路SPWM信号送至双通道数字‑模拟信号转换模块(6)，转换为相应的SPWM模拟信号一(29)和SPWM模拟信号二(30)；SPWM模拟信号一(29)和SPWM模拟信号二(30)均连接至H桥功率放大模块(14)中的H桥电路一(31)和H桥电路二(32)，在外部直流总线(2)提供能量的前提下，H桥功率放大模块(14)以SPWM模拟信号一(29)和SPWM模拟信号二(30)作为控制信号，改变H桥电路一(31)和H桥电路二(32)上MOSFET管的通断时间，从而实现SPWM模拟信号一(29)和模拟信号二(30)的放大输出；输出的调制信号能提供两级高频脉冲管制冷机直线压缩机的直线电机一(33)和直线电机二(33′)正常的直流线性驱动，且控制信号反映到输入功的变化，进一步调整脉冲管制冷机第一级冷端换热器(10)和第二级冷端换热器(8)的制冷效果，由于对两级脉冲管制冷机第一级的最低制冷温度进行了设计上的限定，在主要调节第二级冷端换热器(8)温度的同时也对第一级冷端换热器(10)的温度进行了控制，完成了对两级脉冲管制冷机第一级冷端换热器(10)和第二级冷端换热器(8)的温度稳定性的同时控制；从而形成一种两级高频脉冲管制冷机的直流驱动与主动温控系统。