一种适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置制造方法及图纸

一种适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置，用来对磁悬浮‑转子系统进行主动控制，主要包括：控制板、转接板和功放板。该装置通过控制板上的接口电路获取磁轴承转子位移信号、线圈电流、转速信号数据，DSP芯片根据采集的数据生成控制量，发送给FPGA进行PWM的生成，然后输出给驱动板的功放环节，生成磁轴承线圈所需的电流，从而实现对磁轴承‑转子系统的主动控制。本发明专利技术适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的情况，磁轴承的5个自由度采用永磁偏置和电磁偏置的数量任意分配、无论电磁偏置还是永磁偏置都可以实现三电平控制策略减小电流纹波、并且所用PWM引脚数量尽量少，克服现有的磁轴承控制器对于各自由度电磁偏置和永磁偏置组合不够灵活、电流纹波较大、驱动电路采用独立电源导致成本高等问题。

A control device for magnetic bearing with different degrees of freedom and different offsets

【技术实现步骤摘要】
一种适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置
本专利技术涉及一种适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置，用于对磁轴承系统进行控制，适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的应用场合。
技术介绍
磁轴承按照磁力的提供方式不同可分为三类：有源磁轴承(电磁偏置式磁轴承)、无源磁轴承和混合磁轴承(永磁偏置式磁轴承)。目前讨论最多的是电磁偏置式和永磁偏置式磁轴承。在一个转动系统的磁轴承支承结构中，通常需要控制转子体的5个自由度(4个径向自由度和1个轴向自由度)，才能实现转子体的悬浮。设计者根据应用场合的不同，可能径向和轴向自由度的偏置结构设计不一样，组合也不尽相同，这时就需要能够适应不同自由度偏置组合的磁轴承控制装置来实现控制。理论上讲，不同偏置组合磁轴承系统的适用性更强。本专利技术涉及的控制装置可以控制不同偏置组合的磁轴承共同支承一个转子体。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有的磁轴承控制器对于各自由度电磁偏置和永磁偏置组合不够灵活、电流纹波较大、驱动电路采用独立电源导致成本高等问题，提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置，其特征在于，由控制板(100)、转接板(101)、驱动板(102)(103)组成；控制板(100)和驱动板(102)(103)之间通过转接板(101)连接；控制板(100)主要由FPGA(105)、DSP(104)、磁轴承位移检测电路(106)和磁轴承电流调理电路(107)等构成；控制板共包括30路PWM信号PWM1～PWM30和10路电流信号I1～I10；驱动板(102)和(103)电路结构相同，每块驱动板包括5个PWM跳线选择电路(108)、5个电流跳线选择电路(109)、5个高速光耦自举式驱动电路(110)、5个电流检测电路(11...

【技术特征摘要】
1.一种适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置，其特征在于，由控制板(100)、转接板(101)、驱动板(102)(103)组成；控制板(100)和驱动板(102)(103)之间通过转接板(101)连接；控制板(100)主要由FPGA(105)、DSP(104)、磁轴承位移检测电路(106)和磁轴承电流调理电路(107)等构成；控制板共包括30路PWM信号PWM1～PWM30和10路电流信号I1～I10；驱动板(102)和(103)电路结构相同，每块驱动板包括5个PWM跳线选择电路(108)、5个电流跳线选择电路(109)、5个高速光耦自举式驱动电路(110)、5个电流检测电路(111)、5个单相全桥电路(112)；驱动板的数目取决于磁轴承各自由度的偏置组合方式，5个自由度均为永磁偏置式的磁轴承需要5个H桥驱动，即1块驱动板，5个自由度均为电磁偏置式的磁轴承需要10个H桥驱动，即2块驱动板，4自由度永磁偏置+1自由度电磁偏置式磁轴承需要6个H桥驱动，即2块驱动板，4自由度电磁偏置+1自由度永磁偏置式磁轴承需要9个H桥驱动，即2块驱动板；通过跳线对控制板提供的多路PWM和电流信号端子进行选择，以满足不同偏置组合磁轴承控制的需要。


2.根据权利要求1所述的适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置，其特征在于，所述的驱动板(102)(103)中磁轴承单元主回路采用单相全桥电路(112)拓扑，由4个N沟道MOSFET单管(带反并联二极管)(113)构成；每个单相全桥电路(112)的4个开关管(113)分别用4个驱动信号Gi1、Gi2、Gi3、Gi4控制(i＝1，2，3，4，5)，其对应的光耦输入侧的驱动信号分别为PWMGi1、PWMGi2、PWMGi3、PWMGi4，(i＝1，2，3，4，5)。


3.根据权利要求1所述的适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置，其特征在于，所述的驱动板(102)(103)中单相全桥电路(112)每个桥臂的上管采用自举式驱动方式，这样每块驱动板可以节省10个隔离电源模块的成本；PWM控制策略为：上下开关管互补导通，对角线开关管同占空比相位互差180度(三电平模式)；相比于对角线开关管同相位同占空比的控制方式，优势在于：每个PWM周期内，不存在4个开关管同时关断的时刻，负载电感续流期间di/dt较小，电流纹波小。


4.根据权利要求1所述的适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置，其特征在于，所述的控制板(100)输出的30路PWM分成5组，标记为PWMi1、PWMi2、PWMi3、PWMi4、PWM1i5、PWM2i5，(i＝1，2，3，4，5)；10路电流也分为5组，标记为I1i，I2i，(i＝1，2，3，4，5)；驱动板(102)上每路单相全桥电路(112)中4个功率管的驱动信号选择方式取决于PWM跳线选择电路(108)，PWMGi1通过跳线选择PWMi1或者PWMi2，PWMGi2通过跳线选择PWMi2或者DGND，PWMGi3通过跳线选择PWMi3或者PWMi5，PWMi5通过跳线选择PWM1i5或者PWM2i5，PWMGi4通过跳线选择PWMi4或者PWMi3。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：高爽，张亮，夏冰，
申请(专利权)人：北京亚之捷环保科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11