温度控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种温度控制系统，包括一温度误差采集单元，用于采集外部环境的温度并计算所述外部环境的温度与一预期温度的差值；一加热单元，用于对外部环境加热；一脉宽调制单元，用于输出脉冲信号；一功率开关单元，用于基于所述脉冲信号的脉冲宽度输出电能；一储能单元，用于存储电能并向所述加热单元连续地输出电能；其中所述脉宽调制单元基于所述差值和所述储能单元输出的电压或电流调节输出的脉冲信号的脉冲宽度；所述储能单元存储所述功率开关单元输出的电能。本发明专利技术的温度控制系统通过储能单元存储所述功率开关输出的电能，并连续的输出电能至加热单元，从而能够持续为加热单元供电，并减少了功率开关的功率损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温度控制系统，特别是涉及一种用于微波谐振腔的温度控制系统。
技术介绍
目前普遍存在的两种温度控制方式比例控制方式和比例、积分、微分(PID)控制方式。比例控制方式实现方法简单，调试方便，在国内大量使用，但是其具有控温残差大以及易受温度变化影响的缺点；PID控制方式实现复杂，调试困难，但是其具有控温残差小， 稳定性高的特点。比例控制方式把温度误差通过电桥输入到微伏放大器，然后通过中间放大和功率放大，从而通过加热丝进行加热，由于第一级微伏放大器的直流增益有限，控制残差大，受外界温度影响较大。所以在PID控制方式中，温度误差通过电桥输入到比例积分放大电路， 由于引入积分使得放大器直流增益趋紧于无穷大，这样温度控制残差小，然后通过功率放大输出给加热丝。但是目前温度控制电路的功率输出级一般仅采用线性放大电路，比如功率放大应用功率开关管，然后将其直接贴合于加热部件之上，从而同时利用自身的热量进行加热，从而提高温度控制效率，但是这种方式使用场合有限，有些微波腔，例如被动型氢原子频标微波腔的特殊性，所以线性放大电路不能直接贴合在微波腔上，因此热损耗不能利用，所以无法提高温度控制效率。而且由于作为功率输出级的功率开关管等通过开启和闭合的方式向加热部件输出一段段的电能，所以在温度稳定的状况下，所述功率开关管闭合时间减少，所以功率开关闭合的功率损耗非常大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术的温度控制电路中热损耗高以及功率开关闭合的功率损耗非常大的缺陷，提供一种温度控制系统，通过储能单元，减少功率开关闭合的功率损耗，提高了输出功率的利用率。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的本专利技术提供了一种温度控制系统，包括一温度误差采集单元，用于采集外部环境的温度并计算所述外部环境的温度与一预期温度的差值；一加热单元，用于对外部环境加热；一脉宽调制单元，用于输出脉冲信号；一功率开关单元，用于基于所述脉冲信号的脉冲宽度输出电能；其特点是所述温度控制系统还包括一储能单元，用于存储电能并向所述加热单元连续地输出电能；其中所述脉宽调制单元基于所述差值和所述储能单元输出的电压或电流调节输出的脉冲信号的脉冲宽度；所述储能单元存储所述功率开关单元输出的电能。较佳地，所述温度误差采集单元还包括一放大模块，用于放大所述差值；所述脉宽调制单元基于放大后的所述差值和所述储能单元输出的电能调节输出的脉冲信号的脉冲宽度。较佳地，所述温度误差采集单元还包括一振荡抑制模块，用于抑制所述放大模块放大所述差值时产生的振荡。较佳地，所述振荡抑制模块为一微分电路。较佳地，所述放大模块为一积分电路。较佳地，所述温度控制系统还包括一滤波单元，用于对所述储能单元输至所述加热单元的电能进行滤波。较佳地，所述滤波单元包括一电解电容。较佳地，所述滤波单元包括均由两个电解电容串联构成的第一电容组和第二电容组，所述第一电容组和第二电容并联。较佳地，所述功率开关单元为一功率开关管。较佳地，所述储能单元为一储能电感。较佳地，所述加热单元为一电阻丝。。本专利技术的积极进步效果在于本专利技术的温度控制系统通过储能单元存储所述功率开关输出的电能，并连续的输出电能至加热单元，从而能够持续为加热单元供电，并且储能单元还减少了功率开关完全开启的次数，从而减少了功率开关的功率损耗。此外本专利技术的脉宽调制单元，基于所述储能单元输出的电压或电流动态地调整功率开关开启或闭合的时间，从而优化了功率开关的输出功率，即优化了功率开关的输出电能的时间，而且还使得所述功率开关在一个脉冲周期内未开启从而节约功率，也进一步地提高了输出功率的利用率。附图说明图1为本专利技术的温度控制系统的第一实施例的结构示意图。图2为本专利技术的温度控制系统的第二实施例的电路示意图。具体实施例方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。第一实施例如图1所示，本实施例的温度控制系统用于控制谐振腔中的温度，其中所述温度控制系统包括一温度误差采集单元1、一脉宽调制单元2、一功率开关单元3、一储能单元4、 一加热单元5以及一滤波单元6。其中所述温度误差采集单元1用于采集谐振腔中的温度，并计算所述谐振腔中温度T与预设的一预期温度TthMsh。ld的差值ΔΤ。其中技术人员可以根据谐振腔中温度的需要设置所述预期温度Tthresh。ld。而且本实施例的所述温度误差采集单元1中还包括一放大模块11和一振荡抑制模块12，其中所述放大模块用于对所述差值ΔΤ进行放大，由于所述温度误差采集单元1采集的差值ΔΤ往往很小，所以为了后级中各个单元能够有效应用所述差值ΔΤ，所以需要通过所述放大模块11对所述温度误差采集单元1采集的差值△ T进行放大。此外所述振荡抑制模块12用于抑制所述放大模块11放大所述差值Δ T时产生的振荡。由于信号放大过程中信号容易产生震荡，从而造成整个系统的不稳定，所以本实施例通过加入振荡抑制模块12抑制所述信号中的震荡，从而维护了系统的稳定性。本实施例的脉宽调制单元2基于所述差值Δ T和所述储能单元4输出的电压U调节其自身输出的脉冲信号的脉冲宽度W，即调整脉冲信号一个周期内的占空比。从而可以根据所述储能单元4输出来动态的调整脉冲信号的脉冲宽度W，从而实现对功率开关单元3 的精确控制，因而提高功率开关单元3的利用率，即减少了功率的损耗。本实施例的所述功率开关单元3基于所述脉冲信号的脉冲宽度W输出电能，即所述脉冲信号一个周期内的占空比决定了所述功率开关单元3闭合并向后级的单元输出功率，因此所述脉宽调制单元2可以通过调整所述脉冲信号的脉冲宽度W来控制所述功率开关单元3输出至后级的单元的电能的量。所述储能单元4用于存储所述功率开关单元3输出的电能并向所述加热单元5持续地输出电能。由于所述功率开关单元3在脉冲信号一个周期内只有部分时间输出功率， 所以功率开关单元3是以一段一段的形式输出电能，本实施例的储能单元4存储所述一段一段的形式的电能并以连续输出的方式输出电能至所述加热单元5。此外本实施例的滤波单元6用于对所述储能单元4输出的电能进行滤波，从而滤除其中的干扰信号或噪声等，从而得到纯净的电能输出。所述加热单元5基于滤波单元6 输出的电能对所述谐振腔进行加热。本实施例的工作原理如下所述温度误差采集单元1采集谐振腔中的温度T并与预期温度TthMsh。ld计算得到差值ΔΤ，其中所述放大模块11对所述差值Δ T进行放大，与此同时所述振荡抑制模块12 抑制所述放大模块11对所述差值Δ T放大过程中的震荡。然后所述脉宽调制单元2基于所述差值Δ T和所述储能单元4输出至所述加热单元5的电压U调节其自身输出的脉冲信号的脉冲宽度W。此后所述功率开关单元3基于所述脉冲信号的脉冲宽度W以一段一段的形式输出电能并存储至所述储能单元4。所述储能单元4向所述加热单元5连续地输出电能。最后所述滤波单元6对所述储能单元4输出至所述加热单元5的电能进行滤波， 然后所述加热单元5对所述谐振腔进行加热。本实施例通过储能单元4存储所述功率开关单元3输出的电能，并连续地输出电能至加热单元5，因而在所述脉宽调制单元2输出脉冲的占空比较低时，能够减少所述功率开关单元3完全闭合输出电能的次数，所以减少了功率开关的功率损耗，节约了功率的输出ο第二实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉阳，
申请(专利权)人：中国科学院上海天文台，
类型：发明
国别省市：