解调型自传感电磁轴承的位移估计误差分析

利用开关功率放大器输出电流的纹波特性来估计转子位移是实现电磁轴承自传感的重要方法。在自传感电磁轴承系统中,开关功率放大器输出电流的纹波特性不仅与转子位移有关,还会受到系统运行状态和系统参数的影响,这将导致转子位移估计误差,这一问题在高频时更为显著。针对电流谐波幅值解调型自传感电磁轴承,利用其电感模型、电流纹波模型和电流谐波幅值解调器的输出模型,首先分析不同系统运行状态下,特别是在高频时,功放占空比变化对电流谐波幅值解调器输出的影响;其次,讨论不同系统参数对转子位移估计误差的影响;最后,在八极径向自传感电磁轴承平台上对相关理论进行实验验证,得到不同开关功放输出状态和主要参数对转子位移估计误差的影响。     

电磁轴承开关功放的谐波模型仿真与实验研究

电磁轴承开关功率放大器本质是非线性系统，通常在对电磁轴承控制系统进行分析时，将电磁轴承开关功放的模型等效为一阶惯性环节的线性模型。由于线性模型不能反映开关功放实际特性，其精度将直接影响磁轴承控制系统稳定性分析。该文对电磁轴承脉宽调制型开关功放，基于谐波平衡原理，建立电磁轴承开关功放的线性化谐波模型。利用该模型对电磁轴承开关功放的特性进行仿真，并将仿真结果同应用SIMULINK中的电力系统工具箱(PSB)建立开关功放模型的仿真结果以及实验结果进行比较，结果基本吻合，验证了所提出的谐波建模方法的正确性和有效性，从而为电磁轴承开关功放的特性分析提供了一种可行的研究方法。     

磁悬浮轴承功率放大器的发展现状与展望

磁悬浮轴承功率放大器的性能对整个磁悬浮轴承系统有着重要的影响。首先介绍了磁悬浮轴承功放的性能参数、分类,然后比较了每一类功率放大器的优缺点,并讨论分析开关功放的拓扑结构、控制策略以及研究现状。理论分析表明,三态开关功率放大器具有输出电流纹波小、动态性能好、开关损耗低等优点,在磁悬浮轴承功放中有着广阔的应用前景。     

电磁轴承脉宽调制型开关功放的实现及电流纹波分析

传统两电平脉宽调制电磁轴承开关功放的电流纹波较大,导致电磁轴承中产生的纹波损耗较大.采用一种三电平脉宽调制方法,对电磁轴承开关功放电流纹波进行理论分析,结果表明该方法能够大大减小开关功放的电流纹波,具有传统两电平脉宽调制输出波形质量好、动态响应快等优点,且实现简单.最后通过计算机仿真和实验对该方法进行了验证,仿真与实验结果说明了该方法的可行性和有效性.     

电磁轴承三电平PWM功率放大器研究

根据三电平理论设计了一种电磁轴承PWM开关功放。计算了三电平和两电平式PWM功放的电流纹波，得出三电平功放电流纹波和电源电压无关的结论。实验结果表明，三电平功放具有电流纹波小、电流响应快、效率高等优点。     

混合型磁悬浮轴承开关功放的单周期数字控制EI北大核心CSCD

开关功率放大器作为磁悬浮轴承系统的重要组成部分,其性能直接影响了磁悬浮轴承系统的性能。单周控制技术具有电路结构简单、控制精度高、响应速度快等优点;然而,目前开关功放的单周期控制实现方式都是通过模拟电路对电压型开关功放进行控制。这种控制方式存在电感饱和的弊端,对于负载为感性的磁悬浮轴承系统并不适用,因此直接反馈电流的电流型开关功放更为简单实用,更加适用于磁悬浮轴承系统。该文针对电流型全桥开关功放,提出单周期数字控制策略。推导了单极性与双极性工作模式下的单周期数字控制的数学模型,并给出了实现方法。仿真验证了单周期数字控制策略的正确性。最后,制作了实验样机,实验结果验证了所提出数字单周期控制方法的有效性,通过对两种模式控制方式下的实验结果进行对比,分析了两种模式控制策略的特点。     

磁轴承MPW开关功率放大器的研究

针对现有磁轴承功率放大器存在的电流失真大、可靠性低等缺点,介绍了最小脉宽（ＭＰＷ）功放的基本原理和电路实现,并采用ＭＰＷ方式研制了一台容量为１２．４ｋＶＡ的磁轴承开关功率放大器。实验结果表明,该功放具有电流失真小、功率大、效率高、安全可靠等优点。     

二电平电流型开关功率放大器稳定性分析

二电平电流型PWM开关功率放大器广泛应用于电磁轴承系统中。首先给出二电平电流型PWM开关功率放大器的基本原理及线性化模型。然后结合二电平开关功率放大器输出电流的纹波特点,分析纹波对开关功率放大器稳定性的影响,在电流控制电路分别采用分立器件和集成PWM控制芯片情况下,得到保证开关功率放大器控制回路稳定工作的比例电流控制器的临界增益。最后针对分立器件的电流控制电路,提出一种在低增益条件下通过调整载波偏置电压来降低开关功率放大器稳态误差的方法。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

磁悬浮轴承系统三电平开关功率放大器的研究

介绍了三电平开关功率放大器的典型结构和工作原理,采用三电平采样/保持控制技术对开关功率放大器进行仿真和电流跟踪实验,首先从输出电流纹波、电流响应速度和电流跟踪特性方面对仿真结果进行了分析;然后对三电平采样/保持开关功率放大器从单位阶跃响应、频率响应、电流跟踪特性和总谐波失真等方面进行了实验;最后通过磁悬浮轴承系统的高速旋转实验,验证所研究的开关功率放大器具有良好的稳态和动态性能,且可以满足磁悬浮轴承系统的要求。     

适用于磁悬浮轴承的新型五相六桥臂开关功放控制策略

具有五自由度全悬浮的磁轴承系统需要5个全桥结构开关功放。为提高开关功率放大器的集成度和母线电压利用率,提出五相六桥臂开关功放拓扑结构。该拓扑结构采用一种新型的混合电流控制方法,对公共桥臂和负载桥臂分别进行控制。其中公共桥臂采用改进型最大电流误差控制,该方法通过增加误差极性判断模块,最大程度提高了五相电流控制的独立性,实现其解耦控制;负载桥臂采用改进型采样保持控制,满足了在不同负载情况下的控制要求。仿真和实验结果均表明,基于新型混合电流控制方法的五相六桥臂开关功率放大器具有电流纹波小,动态响应快,受负载参数影响小,集成度高,硬件接口简单等优点。     

磁悬浮轴承功率放大器设计

针对普通的两电平PWM开关功率放大器的不足,提出了在磁悬浮轴承中采用三电平PWM开关功率放大器,阐述了三电平PWM开关功率放大器的基本工作原理,设计出一种新的三电平PWM开关功率放大器。分析表明,这种功率放大器相对于普通的两电平PWM开关功率放大器,具有电流纹波小、功率损耗小和抗电磁干扰能力强等优点,并具有良好的动态响应能力。     

磁悬浮推力轴承三电平PWM开关功率放大器设计

针对线性功率放大器和两电平开关功率放大器的不足,提出了在磁悬浮推力轴承中采用三电平PWM开关功率放大器,并阐述了三电平PWM开关功率放大器的基本工作原理,设计出一。种新的三电平PWM开关功率放大器。分析表明,这种功率放大器相对于普通的两电平开关功率放大器具有电流纹波小、功率损耗小和抗电磁干扰能力强等优点,并具有良好的动态响应能力。     

磁轴承三态开关功率放大器的电流模式控制

针对传统磁轴承二态开关功放电流纹波大和损耗大、可靠性差的缺点，提出了一种电流模式控制的三态开关功放，介绍了其工作原理和电路的实现。研制了一套容量为0．7kVA的磁轴承开关功放。实验结果表明，该功放电流纹波小、效率高、带宽大、安全可靠。     

磁悬浮轴承开关功率放大器等效数学模型

磁悬浮轴承功率放大器是开关型系统,需要从理论上准确地分析开关功率放大器实际特性以指导电路的设计。在三电平脉宽调制功率放大器输出负载电流原理的基础上,运用傅里叶级数理论分析建立了磁悬浮轴承开关功率放大器闭环系统的数学模型并推导出输出负载电流的数学解析式。对该数学模型及数学解析式进行仿真研究,并将仿真结果与Orcad电路软件仿真结果及实验结果相比较,三种结果基本吻合,表明研究的数学模型及解析式是可行有效的。设计的磁悬浮轴承三电平功率放大器使高速磁悬浮电动机在60000r/min的转速下稳定运行。     

磁悬浮轴承并联谐振直流环节开关功率放大器

为克服磁悬浮轴承开关功率放大器工作在硬开关状态时存在的开关损耗和电流纹波干扰严重的缺点,提出一种磁悬浮轴承并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路。该电路在功率放大器三电平控制策略的基础上应用了并联谐振直流环节,保持了三电平功率放大器输出电流纹波小的优点,同时功率器件均工作在零电压或零电流条件下,开关损耗、电流纹波干扰有效地减小。详细分析并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路工作过程,并进行仿真和样机实验。实验结果证明所提出电路是可行有效的。     

新型无轴承开关磁阻电机双相导通数学模型

针对传统无轴承开关磁阻电机数学模型单相电流导通模式的局限性,提出了一种适用于单、双相导通的无轴承开关磁阻电机数学模型.在建立两相电流导通的等效磁路模型基础上,确定电感矩阵,推导出两相电流导通的径向悬浮力和电磁转矩的表达式.基于该数学模型的双相电流导通模式极大程度地拓宽了无轴承开关磁阻电机的工作区域,增加了其承受径向负载的能力.利用磁场分析法验证了该数学模型的正确性和优良的工作特性.     

软开关技术在磁悬浮轴承功率放大器中的应用

传统的磁悬浮轴承功率放大器在硬开关工作状态时存在开关损耗和纹波干扰严重等问题,为有效克服这些缺点,采用了一种新的用于磁悬浮轴承的谐振直流环节三电平功率放大器电路。基于三电平控制方法,在传统的开关功率放大器的直流环节增加辅助谐振电路,实现了电路中所有的开关器件均在零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)的条件下工作。文中详细分析了软开关三电平功率放大器各个工作模态的工作原理,给出了相应的电路工作方程。对提出的软开关三电平功率放大器进行仿真与样机试验研究,结果表明软开关三电平功率放大器同样具有输出电流纹波小的优点,开关损耗和纹波电流干扰有效减小,验证了电路是可行、有效的。     

自传感电磁轴承位移解调过程的精确建模和分析

实现自传感电磁轴承的关键在于从线圈电流信号中准确的解调出转子位置信息。受开关功放脉冲宽度调制占空比和转子位置变化等因素的影响,线圈电流信号具有复杂且时变的频谱构成。以往针对开关谐波解调型自传感电磁轴承的分析和补偿方案均建立在转子位移解调器模型完全理想的基础上,难以对解调器的实际输出特性进行准确分析。该文利用绝对值函数的余弦傅里叶级数和Jacobi-Anger恒等式,分别建立了在静态和动态线圈电流作用下,自传感解调器各环节的频域解析模型。并在四自由度径向电磁轴承刚性转子系统平台上进行了相关实验,验证了模型的有效性。结果表明,静态线圈电流作用下解调器的输出为与气隙成比例的常值,动态线圈电流作用下解调器的输出中还包含3个频率分量,且各分量的幅值和频域分布取决于转子位置和功放脉冲宽度调制占空比的变化规律。     

主动磁悬浮系统中数字功放的研究

在主动磁悬浮系统中,传统的两电平开关功放的功率损耗较大,三电平开关功放需要进行移相电路设计,使得功放电路更加复杂、成本更高。因此,设计了一种基于ARM芯片STM32F103ZET的无需移相的三电平开关功放,通过数字芯片产生占空比不断变化的PWM信号来控制开关管的导通。搭建了主动磁悬浮系统的模拟平台,对线圈电流纹波特性进行仿真分析,并对线圈电流跟踪情况进行了实验测试,实验结果表明该设计的数字功放具有较好的性能。     

磁轴承开关功率放大器的研究

功率放大器(简称功放)是磁轴承控制系统中的重要组成部分,磁轴承功放只有具备较宽的通频带范围和良好的响应特性,才能满足系统在大范围内变化时,转子平稳起浮,可靠、稳定旋转.一般商品化的功放产品不能满足使用要求,而应专门设计.由于开关功放的高频毛刺很大,一时无法根除,导致主轴的振动幅度居高不下,为了解决这个问题,提出了利用线性功率放大器的噪声小、振动幅度小的优点,构建大功率线性放大器的设想.其主要思想是将线性大功率晶体管进行并联使用,以扩大其输出的能力.经反复实验和改进,确定了一种实用并联型线性大功率晶体管,为功率放大器的研究提供了一种技术参考.