磁懸浮軸承開關(guān)功率放大器的研究.pdf

1、磁懸浮軸承是利用磁力將轉(zhuǎn)子無接觸地懸浮起來的支承部件，這一特性使得磁懸浮軸承與傳統(tǒng)軸承相比具有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如無機(jī)械磨損、無需潤滑、使用壽命長，在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。磁懸浮軸承是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，在其電控系統(tǒng)(傳感器、控制器和功率放大器)中，功率放大器具有重要的作用，它向電磁鐵線圈提供相應(yīng)的控制電流以產(chǎn)生所需要的電磁力。一般商品化的功放產(chǎn)品不能滿足使用要求，而應(yīng)專門設(shè)計(jì)。 在功率放大器的分類中開關(guān)型功率放大器

2、因其損耗小、效率高、通頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，廣泛取代了早期低效率的線性功放，成為目前功率放大器研究的重點(diǎn)。針對(duì)目前開關(guān)功率放大器所采用的調(diào)制技術(shù)，基于對(duì)脈寬調(diào)制、電流滯環(huán)控制、采樣/保持控制及最小脈寬調(diào)制這四種基本開關(guān)功放控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)的分析比較，給出了開關(guān)功放設(shè)計(jì)的一般原則。 較早的磁懸浮軸承開關(guān)功放大都采用電流兩電平調(diào)制技術(shù)，存在電流紋波大、動(dòng)態(tài)特性受限等缺點(diǎn)，而電流三電平調(diào)制技術(shù)能很好地克服了上述缺點(diǎn)。本文對(duì)開關(guān)功放中電流三電平

3、調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了理論分析及電流紋波的公式推導(dǎo)，分析表明，采用電流三電平調(diào)制技術(shù)能有效地降低電流紋波，有利于提高開關(guān)功放的電流響應(yīng)速度，進(jìn)而提高磁懸浮軸承系統(tǒng)的整體性能。仿真結(jié)果驗(yàn)證了電流三電平調(diào)制技術(shù)的優(yōu)越性。 設(shè)計(jì)制作了一種新型的適合于FPGA控制的三電平PWM開關(guān)功放，并給出了該功放隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測(cè)電路及半橋主電路中各元器件的選取方法。最后對(duì)該電路的靜態(tài)輸入輸出特性、電流紋波特性、動(dòng)態(tài)階躍響應(yīng)特性、頻率響應(yīng)特性進(jìn)行