磁懸浮軸承開關功率放大器的研究.pdf

1、磁懸浮軸承是利用磁力將轉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，如無機械磨損、無需潤滑、使用壽命長，在高速旋轉機械領域得到了廣泛的應用。磁懸浮軸承是典型的機電一體化系統(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，而應專門設計。 在功率放大器的分類中開關型功率放大器

2、因其損耗小、效率高、通頻帶寬等優(yōu)點，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。針對目前開關功率放大器所采用的調制技術，基于對脈寬調制、電流滯環(huán)控制、采樣/保持控制及最小脈寬調制這四種基本開關功放控制策略的優(yōu)缺點的分析比較，給出了開關功放設計的一般原則。 較早的磁懸浮軸承開關功放大都采用電流兩電平調制技術，存在電流紋波大、動態(tài)特性受限等缺點，而電流三電平調制技術能很好地克服了上述缺點。本文對開關功放中電流三電平

3、調制技術進行了理論分析及電流紋波的公式推導，分析表明，采用電流三電平調制技術能有效地降低電流紋波，有利于提高開關功放的電流響應速度，進而提高磁懸浮軸承系統(tǒng)的整體性能。仿真結果驗證了電流三電平調制技術的優(yōu)越性。 設計制作了一種新型的適合于FPGA控制的三電平PWM開關功放，并給出了該功放隔離電路、驅動電路、電流檢測電路及半橋主電路中各元器件的選取方法。最后對該電路的靜態(tài)輸入輸出特性、電流紋波特性、動態(tài)階躍響應特性、頻率響應特性進行