[發明專利]一種高性能呼吸機渦輪控制器

有效

• 申請號: 201210581107.0
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103899559A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 劉琳
• 申請（專利權）人: 北京誼安醫療系統股份有限公司
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 馬曉亞

1.一種渦輪控制器，其特征在于包括：上位控制部分、現場控制部分及電源管理模塊；其中，上位控制部分包括：上位計算機、數/模轉換器D/A模塊、信號調理模塊、電壓/頻率轉換V/F模塊、及電源模塊；現場控制部分包括：現場控制模塊、渦輪驅動模塊、渦輪電流檢測模塊、渦輪轉速檢測模塊；電源管理模塊包括核心電路電源模塊及功率電源模塊；

在上位控制部分中，上位計算機具有控制與數據接口，用于輸入控制渦輪運行的控制命令，并從現場控制部分接收與渦輪運行狀態相關的數據，上位計算機輸出的控制命令通過數/模轉換器D/A模塊轉換成模擬信號，成為控制渦輪轉速的電壓信號經數/模轉換器D/A模塊轉換后的信號輸入到信號調理模塊，在信號調理模中經過直流偏置和濾波進行信號調理后輸入到電壓/頻率轉換V/F模塊，電壓/頻率轉換V/F模塊將模擬電壓信號變換為頻率信號，變換得到的頻率信號被發送給現場控制模塊以控制渦輪的運行；

在現場控制部分中，現場控制模塊接收經電壓/頻率轉換V/F模塊變換得到的頻率信號并對接收到的頻率信號進行處理，將經處理的頻率信號傳送到渦輪驅動模塊，驅動渦輪運轉；渦輪驅動模塊用于驅動渦輪運轉；渦輪電流檢測模塊用于檢測渦輪運轉時的電流，并將檢測到的電流經模/數轉換A/D變換后傳送給現場控制模塊；渦輪轉速檢測模塊用于檢測渦輪的轉速，并將檢測到的轉速信號經電平轉換后傳送給現場控制模塊；

電源管理模塊中的核心電路電源模塊用于給上位計算機及現場控制模塊提供電源，電源管理模塊中的功率電源模塊用于給驅動渦輪運轉。

2.如權利要求1所述的渦輪控制器，其特征在于，現場控制模塊發送的數據可以在數據緩沖模塊中緩沖后再傳送給渦輪驅動模塊，現場控制模塊發送給上位計算機的數據為渦輪的電流、渦輪的轉速和/或渦輪運行的其它參數。

3.如權利要求1所述的渦輪控制器，其特征在于，現場控制模塊包括CPU通訊接口模塊、寄存器組、電流反饋模塊、電流調節器、速度調節器、位置調節器、脈寬調制電路及狀態機；其中，

CPU通訊接口模塊用于與上位機進行通訊，接收來自電壓/頻率轉換V/F模塊的頻率信號，并將與渦輪的運轉相關的狀態數據傳送給上位機，CPU通訊接口模塊將接收到的頻率信號傳送到寄存器組，在寄存器組中經過緩沖后，送至電流調節器，電流調節器根據檢測得到的渦輪轉速及渦輪的反饋電流，將調節信號送至脈寬調制電路，脈寬調節電路輸出6路脈寬調制信號用于控制渦輪的轉速，寄存器組中還接收電流反饋信號，并將接收到的頻率信號、反饋電流信號送至速度調節器和位置調節器，在狀態機的控制下，位置調節器將其輸出信號傳送至速度調節器。

4.如權利要求1所述的渦輪控制器，其特征在于，上位控制部分和現場控制部分可以一體制造，也可以分開制造。

5.如權利要求1所述的渦輪控制器，其特征在于，現場控制模塊將渦輪的運行狀態通過運行狀態燈進行顯示。

6.如權利要求1所述的渦輪控制器，其特征在于，電源管理模塊中的核心電路電源模塊分別提供上位計算機的電源和提供給現場控制模塊電源，即上位計算機、現場數據處理模塊的電源相互獨立。

7.如權利要求1所述的渦輪控制器，其特征在于，電壓/頻率轉換V/F模塊的V/F變換工作頻率為1MHz，滿度輸出頻率為10KHz時非線性度為0.002%。

8.如權利要求1所述的渦輪控制器，其特征在于，渦輪電流檢測模塊采用霍爾傳感器電路。

9.如權利要求1所述的渦輪控制器，其特征在于，渦輪驅動模塊為一三相逆變器。

10.一種渦輪控制方法，其特征在于包括如下步驟：上位計算機發送一個渦輪轉速控制命令，經數/模轉換后變換成模擬信號，成為控制渦輪轉速的電壓信號，經數/模轉換后的信號經過直流偏置和濾波進行信號調理后進行電壓/頻率轉換后，模擬電壓信號變換為頻率信號，變換得到的頻率信號被用以控制渦輪的運行。

11.如權利要求10所述的渦輪控制方法，其特征在于，變換得到的頻率信號傳送到渦輪驅動模塊，驅動渦輪運行；渦輪電流檢測模塊用于檢測渦輪運轉時的電流，并將檢測到的電流經模/數轉換A/D變換后傳送給現場控制模塊；渦輪轉速檢測模塊用于檢測渦輪的轉速，并將檢測到的轉速信號經電平轉換后傳送給現場控制模塊。