專利名稱：工業(yè)供電系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般意義上涉及工業(yè)供電系統(tǒng)，特別涉及具有模塊化結(jié)構(gòu)的工業(yè)供電系統(tǒng)，這些其中各模塊間互以數(shù)字通信鏈路互相連接。
對于一種特殊應(yīng)用，等離子體應(yīng)用中多年來一直存在原料處理過程，例如等離子體沉積和噴涂。這些處理都需要供電系統(tǒng)。這樣的處理一般需要產(chǎn)生一個連接到等離子體腔的射頻(RF)信號或是高壓直流(DC)電源信號。產(chǎn)生電源信號通常需要對相對較高的電壓如直流270V進(jìn)行限幅和整流。限幅和整流過程會產(chǎn)生寄生電場及磁場，這些寄生電磁場接入附近的電路會產(chǎn)生一個電噪聲相對較高的環(huán)境。接入數(shù)據(jù)電路的寄生電磁場可能造成信號質(zhì)量降低，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂。由于高速通信要求噪聲信號幅度相對低，高速數(shù)據(jù)通信線特別容易受到信號質(zhì)量降低和數(shù)據(jù)混亂的影響。
這樣，就需要提供一種電源，該電源對工業(yè)供電系統(tǒng)具有設(shè)計靈活性和可伸縮性，并能提供不受電源環(huán)境影響的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明還涉及一種供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)接收輸入功率，并產(chǎn)生功率輸出送至負(fù)載。該供電系統(tǒng)包括一個接收功率輸入并產(chǎn)生功率輸出的功率發(fā)生器。該功率發(fā)生器包含一個第一數(shù)字接口。在功率發(fā)生器和負(fù)載之間插入一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含一個第二數(shù)字接口。在鄰近負(fù)載處安放一個輸出傳感器，用來測定與功率發(fā)生器輸出相關(guān)的一個參數(shù)。輸出傳感器包含一個第三數(shù)字接口，并經(jīng)由第三數(shù)字接口產(chǎn)生一個隨所測定的參數(shù)而變化的數(shù)字傳感器信號。一個控制器接收該傳感器信號，并確定向功率發(fā)生器輸出的一個控制信號。該控制器包含一個第四數(shù)字接口，產(chǎn)生控制信號并經(jīng)由第四數(shù)字接口與第一數(shù)字接口通信。功率發(fā)生器根據(jù)控制信號調(diào)整功率輸出。
為了更完整地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，參見以下詳細(xì)說明和附圖
。
圖7是連接根據(jù)本發(fā)明原理配置的各模塊的一種總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
等離子體控制器20接收來自等離子體腔12的輸入。這些輸入包括一個真空信號22，表示等離子體腔12中的真空度；一個電壓信號24；一個信號26，表示入口與出口氣體間流動的比率。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，其它輸入/輸出可以由等離子體控制器20接收/產(chǎn)生。等離子體控制器20確定預(yù)期輸入功率，以通過供電系統(tǒng)28施加于等離子體腔12，下面將對此進(jìn)行更詳細(xì)地描述。供電系統(tǒng)28以某個預(yù)定頻率和功率級輸出一個預(yù)定的電子信號。供電系統(tǒng)28的電壓輸出被送到等離子體腔12，以提供充足的能量來操作等離子體腔12。
圖2示出了供電系統(tǒng)28的分塊圖。供電系統(tǒng)28包括一個輸送系統(tǒng)30，輸送系統(tǒng)30包括一個功率發(fā)生器或功率發(fā)生器模塊32。功率發(fā)生器32接收一個輸入信號，如來自AC輸入/家用干線模塊34的交流(AC)輸入信號。由AC輸入34通過AC插座36接收電源。AC輸入34對AC信號進(jìn)行修整以使其能適用于并輸入給功率發(fā)生器32。功率發(fā)生器32可具體表現(xiàn)為任何將輸入信號轉(zhuǎn)換為預(yù)定輸出信號的裝置。AC輸入34還將AC輸入信號轉(zhuǎn)換為低電平直流(DC)信號，以給邏輯電平組件提供動力。
最好將功率發(fā)生器32配置成能夠通過將AC輸入轉(zhuǎn)換為一個預(yù)定DC電壓來輸出一個射頻(RF)信號。接著，由一對開關(guān)如具有推挽式放大器結(jié)構(gòu)的開關(guān)將該DC電壓轉(zhuǎn)換為一個RF輸出電壓，該RF輸出電壓在從功率發(fā)生器32輸出之前可以先進(jìn)行濾波。功率發(fā)生器32的操作可以是本技術(shù)領(lǐng)域已有的任何類型的常規(guī)操作，包括單級和兩級轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明特別關(guān)注的是供電系統(tǒng)28和功率發(fā)生器32各模塊之間的相互連接，下面將對此進(jìn)行說明。功率發(fā)生器32產(chǎn)生的輸出電壓在送到負(fù)載40之前先被加到一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)或模塊38。阻抗匹配模塊38一般在功率發(fā)生器32和負(fù)載40之間提供一個可變阻抗，以使在功率發(fā)生器32的輸出保持一個預(yù)定阻抗值，一般為50歐姆。
在電能被加到負(fù)載40之前，一個輸出計量模塊或輸出傳感器42從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38接收電輸出。輸出傳感器42測量從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38的輸出所表征的預(yù)定參數(shù)。例如，輸出傳感器42可以測量包括電壓、電流、功率、頻率、相位在內(nèi)的一個或多個參數(shù)，或者與向負(fù)載40產(chǎn)生功率輸出有關(guān)的其它參數(shù)。
阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38和輸出傳感器42都產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號并發(fā)送給輸送系統(tǒng)控制器44。輸送系統(tǒng)控制器44從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38和輸出傳感器42中的一個或兩個接收數(shù)據(jù)信號。輸送系統(tǒng)控制器44接收該數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生至少一個控制或數(shù)據(jù)信號發(fā)送給功率發(fā)生器32，以下將對此進(jìn)行更詳細(xì)地描述。輸送系統(tǒng)控制器44還可以產(chǎn)生控制信號并發(fā)送給匹配網(wǎng)絡(luò)38和輸出傳感器42，或與它們交換數(shù)據(jù)。
輸送系統(tǒng)控制器44還與一個輸入/輸出(I/O)適配器或適配器模塊46交換數(shù)據(jù)和控制信號，該適配器模塊也可被稱作為一個外圍可選設(shè)備(POD)。I/O適配器46使得供電系統(tǒng)28可以與外部裝置進(jìn)行通信，這些外部裝置如總系統(tǒng)控制器、等離子體系統(tǒng)控制器、測試模塊、用戶輸入模塊，或是希望與輸送系統(tǒng)30共享數(shù)據(jù)或控制輸送系統(tǒng)30的操作的其它模塊。輸送系統(tǒng)控制器44還與AC輸入34交換數(shù)據(jù)和控制信號，以便控制AC輸入34。
本發(fā)明一個特征在于供電系統(tǒng)28的各個模塊之間的通信。特別是，輸送系統(tǒng)控制器44作為一個共用控制器核心，經(jīng)由高速數(shù)字通信鏈路33、35、39、43和47，將系統(tǒng)模塊和子系統(tǒng)模塊相互連接起來。這些通信鏈路按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制信號的單向或雙向通信。通信鏈路33連接輸送系統(tǒng)控制器44和功率發(fā)生器32，以便能進(jìn)行高速雙向通信。通信鏈路39如所需要的那樣連接輸送系統(tǒng)控制器44和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38。通信鏈路35連接輸送系統(tǒng)控制器44和AC輸入34。通信鏈路43如所需要的那樣連接輸送系統(tǒng)控制器44和輸出傳感器42。通信鏈路47連接輸送系統(tǒng)控制器44和I/O適配器46。
以下將說明，這樣的配置使得具有不同特征的系統(tǒng)可以組合在一起而不管各模塊中應(yīng)用何種技術(shù)。因此，可以更快、更可靠地進(jìn)行具有不同范圍和復(fù)雜性的供電系統(tǒng)設(shè)計。
輸送系統(tǒng)控制器44采用一種數(shù)字通信協(xié)議，分別與功率發(fā)生器32、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38、輸出傳感器42、AC輸入34和I/O適配器46通信，該協(xié)議最好是一種高速數(shù)字通信協(xié)議。該協(xié)議可包括檢錯和糾錯，以提高輸送系統(tǒng)控制器44與每個與之交換數(shù)據(jù)的裝置間通信的可靠性。與傳統(tǒng)的模擬控制、測量方法相比，這種協(xié)議使得控制及反饋信號具有一個很大的動態(tài)范圍。為了實現(xiàn)數(shù)字通信，在此描述的每個模塊可以有一個數(shù)字通信端口，各個通信鏈路共同協(xié)作來定義相連模塊間的一個數(shù)字接口，以交換數(shù)據(jù)和控制信號。
更特別的是，供電系統(tǒng)控制器44以不受技術(shù)約束的方式，通過通信鏈路33、35、39、43和47與各模塊通信，這使得可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以便在例如供電系統(tǒng)控制器44與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38、輸出傳感器42、AC輸入34和I/O適配器46之間進(jìn)行通信。即，采用一種協(xié)議而不是傳統(tǒng)的、對噪聲敏感的模擬電壓來交換數(shù)據(jù)。各模塊間的數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)氖菙?shù)值，而不是表示數(shù)值的信號電平。例如，當(dāng)輸出傳感器42測量電壓、電流或功率中的某一個或全部時，輸出傳感器42就輸出一個數(shù)字信號，來分別表示伏特、安培或瓦特值。在這樣的結(jié)構(gòu)中，各模塊的操作不依賴于確定這些數(shù)值所用的方法。這些模塊只確定有關(guān)的數(shù)值。還有一個優(yōu)點，即當(dāng)重新設(shè)計這些模塊時，只要重新設(shè)計的模塊使用預(yù)定的通信協(xié)議，它們就可以被替代。
在圖3的框圖中，功率發(fā)生器32包括一個或多個利用數(shù)字通信鏈路49a、49b、49c、55、51和61互連的模塊，這些通信鏈路的操作與那些在圖2的供電系統(tǒng)28中所描述的通信鏈路相似。功率發(fā)生器32的特征在于提供功率模塊的靈活性，使得功率發(fā)生器32的功率輸出可以根據(jù)特定設(shè)計要求成比例地變化。功率發(fā)生器32包括多個功率模塊48a、48b、48c。功率模塊組48從AC輸入/家用干線模塊50接收輸入功率并產(chǎn)生輸出功率，模塊50的操作如上述圖2中有關(guān)描述。該輸出功率被送到合成器模塊52。
合成器模塊52接收分別來自功率模塊48a、48b和48c的輸出，并對這些輸出進(jìn)行合成后送至傳感器模塊54。傳感器模塊54的操作類似于圖2中有關(guān)輸出傳感器42的描述。特別是，傳感器模塊54可以監(jiān)測功率發(fā)生器32產(chǎn)生的輸出功率的特定參數(shù)。即，在功率發(fā)生器32產(chǎn)生的輸出功率被送到圖2中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38之前，傳感器模塊54就測量該輸出功率的參數(shù)。另一方面，在將該輸出功率加到負(fù)載40之前，輸出傳感器42測量預(yù)定的參數(shù)。
功率發(fā)生器32還包括一個控制模塊57，控制模塊57包含一個共用控制器核心56。共用控制器核心56充當(dāng)功率發(fā)生器32的局部控制器。共用控制器核心56與激勵/測量模塊58相互連接，模塊58也是控制模塊57的一部分?？刂颇K57經(jīng)由數(shù)字通信鏈路49a、49b、49c、55和51，與預(yù)定可變數(shù)量的功率模塊48交換數(shù)據(jù)和控制命令，如功率模塊48a、48b、48c，傳感器模塊54和AC輸入50。功率模塊的數(shù)量根據(jù)所需的功率發(fā)生器32的輸出而變化?？刂颇K57還經(jīng)由數(shù)字通信鏈路61與I/O適配器60交換數(shù)據(jù)和控制命令。
激勵/測量模塊58從傳感器模塊54接收數(shù)據(jù)，從共用控制器56接收一般操作參數(shù)。然后，為了在來自各個功率模塊48a、48b、48c的功率輸出被送到合成器模塊52之前改變這些功率輸出，控制模塊57及其組件產(chǎn)生控制命令，來分別操作各個功率模塊48a、48b、48c。如圖2中的有關(guān)描述那樣，可以在這些模塊彼此間交換數(shù)據(jù)。尤其是，激勵/測量模塊58通過采用多種預(yù)定通信協(xié)議中任一種協(xié)議的數(shù)字通信，與功率模塊48a、48b、48c，傳感器模塊54、AC輸入50和I/O適配器60中的每一個交換數(shù)據(jù)。
圖4示出了功率發(fā)生器32的另一個實施例的框圖。圖4中的功率發(fā)生器32與圖3中的功率發(fā)生器類似，只是功率模塊48a、48b、48c并不都饋送給合成器模塊52，以下將對此詳細(xì)描述。由于圖3與圖4類似，采用與圖3中相同的參照編號來標(biāo)注圖4中類似的組件。
圖4中各組件的操作與圖3中所述類似，只是各功率模塊48a、48b、48c的輸出合并產(chǎn)生一對輸出功率輸出1和功率輸出2。功率模塊148a向傳感器模塊54’提供一個輸出，然后傳感器模塊54’再產(chǎn)生功率輸出如上所述，傳感器模塊54’可以監(jiān)測功率模塊1 48a產(chǎn)生的輸出功率的特定參數(shù)。與圖3中類似，功率模塊2 48b和功率模塊3 48c分別產(chǎn)生輸出并送到合成器模塊52。合成器模塊52接收分別來自功率模塊48b和48c的輸出，并對這些輸出進(jìn)行合成后送到傳感器模塊54”。在將功率發(fā)生器32產(chǎn)生的輸出功率送到圖2中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38之前，傳感器模塊54”測量該輸出功率中的參數(shù)。傳感器模塊54”通過通信鏈路59向激勵/測量模塊58提供一個輸出信號，模塊58的操作如前所述。
圖4中的配置具有靈活性，這在功率發(fā)生器32需產(chǎn)生雙頻輸出時可能是必需的。以這種方式，功率模塊48a可以輸出第一個頻率，功率模塊48b和48c可以輸出第二個頻率。如圖4中所示，功率模塊48b和48c通過合成器模塊合成，在第二預(yù)定頻率提供一個更高功率輸出。
圖3和圖4中的功率發(fā)生器32可以與圖2中的供電系統(tǒng)28協(xié)同操作?；蛘撸β拾l(fā)生器32可以在供電系統(tǒng)之外獨自操作，以構(gòu)造一個復(fù)雜程度較小的系統(tǒng)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，功率發(fā)生器32還可以包括一個I/O輸入/輸出適配器模塊60，以便能夠如圖2中的有關(guān)描述那樣與其他設(shè)備進(jìn)行通信。
如上所述，圖2和圖3中描述的有關(guān)模塊，可以使用數(shù)字通信方式進(jìn)行互連和數(shù)據(jù)交換。模塊間的互連可以利用直接或網(wǎng)絡(luò)通信來實現(xiàn)。模塊間網(wǎng)絡(luò)通信的示例可以參見圖5至圖7。具體來說，圖5描述了一個星形網(wǎng)絡(luò)66，它有多個模塊M1 68、M2 70、M3 72、M4 74和M5 76。多個通信鏈路將各個模塊與網(wǎng)絡(luò)控制器或連接器NC 78互連。例如，通信鏈路80連接模塊M1 68和網(wǎng)絡(luò)控制器NC 78。通信鏈路82連接模塊M2 70和網(wǎng)絡(luò)控制器NC 78。通信鏈路84連接模塊M3 72和網(wǎng)絡(luò)控制器NC 78。通信鏈路86連接模塊M4 74和網(wǎng)絡(luò)控制器NC 78。通信鏈路88連接模塊M5 76和網(wǎng)絡(luò)控制器NC 78。星型網(wǎng)絡(luò)66使得M1到M5的各個模塊，能夠通過網(wǎng)絡(luò)控制器NC 78直接與其它各模塊通信。
圖5示出了一個網(wǎng)絡(luò)90，它有多個模塊M1 92、M2 94、M3 94、M3 96、M4 98和M5 100。網(wǎng)絡(luò)90的各模塊直接通信，不需要網(wǎng)絡(luò)控制器，因為每個模塊都能充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制器。例如，通信鏈路104連接模塊M1 92和M294。通信鏈路106連接模塊M1 92和M3 96。通信鏈路108連接模塊M1 92和M4 98。通信鏈路110連接模塊M1 92和M5 100。通信鏈路114連接模塊M2 94和M3 96。通信鏈路116連接模塊M2 94和M4 98。通信鏈路118連接模塊M2 94和M5 100。通信鏈路122連接模塊M3 96和M4 98。通信鏈路124連接模塊M3 96和M5 100。通信鏈路126連接模塊M4 98和M5 100。
網(wǎng)絡(luò)90使得M1至M5的各個模塊能夠直接與其它各模塊通信。M1至M5的各模塊本身充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制器，來選擇任意兩個模塊間的最佳路徑。通信不一定是模塊對模塊地直接進(jìn)行，也可以經(jīng)由模塊來進(jìn)行。例如，模塊M1 92可以經(jīng)由通信鏈路108直接與模塊M4 98通信?；蛘?，模塊M1 92要與模塊M4 98通信，可以先經(jīng)由通信鏈路104與模塊M2 94通信，模塊M2 94再經(jīng)由通信鏈路116與模塊M4 98通信。在圖6的結(jié)構(gòu)中，各模塊的操作就像在互聯(lián)網(wǎng)型的結(jié)構(gòu)中一樣。
圖7示出了另一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具體地說，圖7描述了一個總線網(wǎng)絡(luò)130，它有模塊M1 132、M2 134和M3 136。模塊M1 132、M2 134和M3 136經(jīng)由一條總線138通信。因此，各模塊M1 132、M2 134和M3 136可尋址，使得可以經(jīng)由總線138、利用任何一種總線尋址方案來交換數(shù)據(jù)。多個通信鏈路使各模塊與總線138互連。具體地說，通信鏈路140連接模塊M1 132與總線138。通信鏈路142連接模塊M2 134與總線138。通信鏈路144連接模塊M3 136與總線138。
上述的通信鏈路采用單層或多層協(xié)議，這些協(xié)議多數(shù)在本技術(shù)領(lǐng)域中是人所共知的。采用一種多層協(xié)議可使得能夠替代或擴(kuò)展這些模塊，只要每個替代或增加的模塊采用特定分層協(xié)議。而且，這些通信鏈路可以采用許多已知形式來實現(xiàn)，包括低壓差接(LVD)、光纖電纜、紅外收發(fā)器和無線通信技術(shù)等。此外，如上所述，功率發(fā)生器32還可以包含在供電系統(tǒng)28中，或者可以獨立于供電系統(tǒng)28操作。
因此，本發(fā)明為工業(yè)供電系統(tǒng)提供了一種模塊化結(jié)構(gòu)，它既是模塊化的，又是可擴(kuò)展的。這種供電系統(tǒng)能使具有不同特征的模塊組合到一起，而不管模塊中使用何種技術(shù)。因此，可以更快地制造出具有擴(kuò)展或簡化性能的供電產(chǎn)品。
盡管在此僅描述了本發(fā)明目前優(yōu)選的形式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明還有許多應(yīng)用和實施方式。因此，在不背離所附權(quán)利要求所闡明的本發(fā)明的要旨的前提下，可以對本發(fā)明進(jìn)行多種修改。
權(quán)利要求
1.一種功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中包括一個功率模塊，用于接收一個電能輸入并產(chǎn)生一個電能輸出，該功率模塊有一個數(shù)字控制輸入；一個傳感器模塊，用于監(jiān)測功率模塊的輸出，該傳感器模塊有一個數(shù)字傳感器輸出，并在該數(shù)字傳感器輸出上產(chǎn)生一個隨所述電能輸出而變化的數(shù)字傳感器信號；以及一個控制模塊，它有一個用于接收傳感器信號的數(shù)字測量輸入，該控制模塊確定隨所述電能輸出變化的參數(shù)，該控制模塊包括一個與所述數(shù)字控制輸入相連的數(shù)字控制輸出，產(chǎn)生一個控制信號送至所述數(shù)字控制輸入，以控制功率模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的功率發(fā)生器系統(tǒng)，還包括一個數(shù)據(jù)鏈路，該鏈路使所述傳感器模塊、控制模塊、功率模塊、一個AC輸入模塊及一個輸入/輸出適配器模塊中的至少一對模塊相連，以在其間進(jìn)行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)鏈路還包括低壓差接通信鏈路、光纖通信鏈路、紅外通信鏈路、視距光通信鏈路和無線通信鏈路中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)鏈路采用一種預(yù)定的通信協(xié)議。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中，通信協(xié)議包括錯誤檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中，各模塊在一種通信網(wǎng)絡(luò)中相互連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的功率發(fā)生器系統(tǒng)，還包括多個功率模塊，每個功率模塊接收一個電能輸入、產(chǎn)生一個電能輸出，且都有一個數(shù)字控制輸入，每個數(shù)字控制輸入接收來自測量模塊的控制信號，用于調(diào)整電能輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的功率發(fā)生器系統(tǒng)，還包括一個功率合成器，它接收來自至少兩個功率模塊的電能輸出，據(jù)此產(chǎn)生一個合成的電能輸出。
9.一種供電系統(tǒng)，它接收一個輸入功率，產(chǎn)生一個輸出功率送給負(fù)載，該系統(tǒng)包括一個功率發(fā)生器，它接收輸入功率，產(chǎn)生輸出功率，它包括一個第一數(shù)字接口；一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，它置于功率發(fā)生器和負(fù)載之間，包括一個第二數(shù)字接口；一個輸出傳感器，它鄰近負(fù)載處放置，用于測定與功率發(fā)生器輸出相關(guān)的一個參數(shù)，該輸出傳感器包括一個第三數(shù)字接口，經(jīng)由此第三數(shù)字接口產(chǎn)生一個隨所測定的參數(shù)變化的數(shù)字傳感器信號；以及一個控制器，它接收傳感器信號，并確定一個控制信號以輸出給功率發(fā)生器，該控制器包括一個第四數(shù)字接口，它接收傳感器信號，并產(chǎn)生控制信號經(jīng)由第四數(shù)字接口與第一數(shù)字接口通信，功率發(fā)生器根據(jù)該控制信號來調(diào)整輸出功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的供電系統(tǒng)，其中，功率發(fā)生器還包括一個功率模塊，用于接收一個電能輸入，產(chǎn)生一個電能輸出，該功率模塊包括一個第五數(shù)字接口；一個傳感器模塊，用于監(jiān)測功率模塊的輸出，該傳感器模塊有一個第六數(shù)字接口，并在該第六數(shù)字傳感器接口上產(chǎn)生一個隨所述電能輸出而變化的數(shù)字傳感器信號；以及一個控制模塊，它有一個第七數(shù)字接口，該控制模塊用于經(jīng)由第六數(shù)字接口接收傳感器信號，該控制模塊確定隨所述電能輸出變化的參數(shù)，第七數(shù)字接口與第五數(shù)字接口相互連接，其中，該控制模塊產(chǎn)生一個控制信號通過第七數(shù)字接口輸出，經(jīng)由第五數(shù)字接口輸入給功率模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的供電系統(tǒng)，還包括多個功率模塊，每個功率模塊接收一個電能輸入、產(chǎn)生一個電能輸出，且都有一個第五數(shù)字接口，每個第五數(shù)字接口接收來自測量模塊的控制信號，用于調(diào)整電能輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的供電系統(tǒng)，還包括一個功率合成器，它接收來自至少兩個功率模塊的電能輸出，據(jù)此產(chǎn)生一個合成的電能輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的供電系統(tǒng)，還包括一個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路，該鏈路與至少兩個數(shù)字接口相連，使得各數(shù)字接口之間能夠進(jìn)行通信。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的供電系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)鏈路還包括低壓差接通信鏈路、光纖通信鏈路、紅外通信鏈路、視距光通信鏈路和無線通信鏈路中的一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的供電系統(tǒng)，其中，功率發(fā)生器、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出傳感器和控制器在一種網(wǎng)絡(luò)中相互連接，使得它們之間能夠進(jìn)行通信。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的供電系統(tǒng)，還包括一個交流電(AC)輸入模塊，該AC輸入模塊接收AC信號，并向控制器傳送DC信號，它有一個第五數(shù)字接口，經(jīng)由此第五數(shù)字接口與控制器交換數(shù)據(jù)和控制命令中的至少一種。
17.一種供電系統(tǒng)，它接收一個輸入功率，產(chǎn)生一個輸出功率送給負(fù)載，該系統(tǒng)包括一個功率發(fā)生器，它接收輸入功率，產(chǎn)生輸出功率；一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，它置于功率發(fā)生器和負(fù)載之間；一個輸出傳感器，它鄰近負(fù)載處放置，用于測定與輸出功率相關(guān)的一個參數(shù)，該輸出傳感器產(chǎn)生一個隨所測定的參數(shù)變化的數(shù)字傳感器信號；一個控制器，它接收傳感器信號，并確定一個控制信號以輸出給功率發(fā)生器，功率發(fā)生器根據(jù)該控制信號來調(diào)整輸出功率；一個數(shù)字接口，它將控制器與功率發(fā)生器、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出傳感器中的至少一個相連，其中，數(shù)字傳感器信號和數(shù)字控制信號都經(jīng)由這種數(shù)字接口傳送。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的供電系統(tǒng)，其中，數(shù)字接口包括低壓差接通信鏈路、光纖通信鏈路、紅外通信鏈路、視距光通信鏈路和無線通信鏈路中的一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的供電系統(tǒng)，其中，功率發(fā)生器、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出傳感器以及控制器數(shù)字接口確定了一個相互連接的網(wǎng)絡(luò)。
20.一種功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中包括一個功率模塊，用于接收一個電能輸入、產(chǎn)生一個電能輸出，該功率模塊有一個數(shù)字通信端口；一個傳感器模塊，用于監(jiān)測功率模塊的輸出，它有一個數(shù)字通信端口，并在該數(shù)字通信端口輸出上產(chǎn)生一個隨所述電能輸出而變化的數(shù)字傳感器信號；一個數(shù)字接口，連接功率模塊和傳感器模塊，使得它們之間能夠進(jìn)行數(shù)字通信；以及一個控制模塊，它有一個用于接收傳感器信號的數(shù)字測量輸入，該控制模塊確定隨所述電能輸出而變化的參數(shù)，產(chǎn)生一個控制信號以控制功率模塊。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中，數(shù)字接口包括低壓差接通信鏈路、光纖通信鏈路、紅外通信鏈路、視距光通信鏈路和無線通信鏈路中的一種。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中，數(shù)字接口采用一種預(yù)定的通信協(xié)議。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的功率發(fā)生器系統(tǒng)，其中，通信協(xié)議包括錯誤檢測。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的功率發(fā)生器系統(tǒng)，還包括多個功率模塊，每個功率模塊接收一個電能輸入、產(chǎn)生一個電能輸出，至少有一個功率模塊經(jīng)由所述數(shù)字接口與傳感器模塊通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有模塊化結(jié)構(gòu)和多個模塊的工業(yè)供電系統(tǒng)。各模塊經(jīng)由數(shù)字通信鏈路互連,并采用數(shù)字格式交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的模塊化特性使得系統(tǒng)能夠伸縮,以調(diào)整產(chǎn)品未來的容量。
文檔編號H02M3/24GK1380738SQ0210640
公開日2002年11月20日 申請日期2002年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者安索尼·R·A·基恩, 艾倫·T·拉多姆斯基, 小威廉姆·R·普哈姆斯 申請人:Eni技術(shù)公司