[发明专利]一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测系统及方法，用于对磁悬浮分子泵定子系统进行温度实时监测，其硬件部分包括DSP电路、电机信息接口电路、磁轴承信息接口电路、外设接口电路和通讯接口电路。该系统可以利用磁悬浮分子泵电机和磁轴承的控制系统所采集的电机绕组电流、电机绕组电压、转子位置、磁轴承绕组电流和磁轴承绕组电压，通过辨识算法得到电机与磁轴承的定子电阻数值，然后依据相关材料与温度的关系，估计得到磁悬浮分子泵的定子温度，无需传统温度传感器，提高了分子泵温度监测系统的可靠性，简化装配流程。

技术领域

本发明涉及一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测系统及方法，用于实现磁悬浮分子泵定子温度监测与定子绕组状态监测。

背景技术

磁悬浮分子泵系统与传统分子泵系统相比，采用磁悬浮轴承，转子无摩擦，不会引入润滑油污染，能够主动振动控制，具有更高的真空度，振动幅度更小，能够任意角度安装等优势，在芯片生产、真空镀膜、晶体制造等高端真空领域得到了广泛的应用。磁悬浮分子泵工作时需要长期运行在高真空环境下，定子发热后会造成泵体变形，系统性能下降，因此需要及时有效的进行定子温度监测，这是其在高端工业应用中的重要保证。

现有依赖温度传感器的磁悬浮分子泵系统定子温度监测系统主要存在以下问题：

(1)磁悬浮分子泵定子不同于传统分子泵系统，包括了电机定子和磁轴承定子，其中电机定子需要至少1只温度传感器，而典型的磁轴承系统需要约5只温度传感器，总计达到了6只温度传感器，这些传感器需要大量的引线，由于磁悬浮分子泵定子系统内部本就有大量的电机和磁轴承绕组、传感器需要进行引线，因此温度传感器的走线空间十分有限，大幅增加了走线难度，增加了引线破损，引线和传感器接触不良的风险。因此，温度传感器的引入，不仅导致了对磁悬浮分子泵定子系统装配工艺要求的进一步提高，而且增加了系统传感器成本、引出线布线成本以及接口端子成本。

(2)分子泵运行时发热的热源主要是来自分子泵的电机定子和磁轴承定子，因此监测定子发热主要是针对这些定子绕组，而温度传感器由于封装、体积、工艺等限制，只能布置在定子绕组周围，采用温度传感器只能通过监测绕组周围的温度来近似定子的温度，并非精确的绕组温度。

(3)磁悬浮分子泵系统是高真空系统，额外大量的温度传感器和引线，会导致运行过程中存在一定的放气过程，不利于分子泵系统高真空的获得。因此磁悬浮分子泵系统本体内部元器件也应该越少越好。

(4)现有的温度传感器一旦出现故障，则该定子点的温度无法再进行检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：针对现有的磁悬浮分子泵定子温度监测方法在运行过程中，依赖于温度传感器反馈，一方面大量的温度传感器布置增加了分子泵定子组件装配和出线难度，提高了物料和装配成本的问题，另一方面如果温度传感器出现故障后，系统无法再进行监测等问题，提出了一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测系统及方法。用于磁悬浮分子泵定子温度的监测，通过实时辨识分子泵系统中电机定子和磁轴承定子的电阻，然后根据电阻与温度的关系，估算出当前定子绕组的温度，无需装配传统的温度传感器，实现高可靠的温度监测方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种基于电阻辨识的磁悬浮分子泵定子温度监测系统及方法，包括：