一种基于功率器件的磁悬浮轴承控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，其包括：第一AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第一DC电压源；第二AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第二DC电压源；功率放大器，与所述第一AC/DC电源转换电路的输出端连接，由所述第一DC电压源供电；处理器，与所述第二AC/DC电源转换电路的输出端连接，由所述第二DC电压源供电，并与所述功率放大器进行信息交互，向所述功率放大器传输开关控制信号；所述功率放大器根据接收到的所述开关控制信号，通过磁悬浮执行器控制磁悬浮轴承的工作状态。本实用新型专利技术能有效提高放大器的开关频率，提高整体系统的稳定性。提高整体系统的稳定性。提高整体系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率器件的磁悬浮轴承控制器


[0001]本技术涉及一种轴承控制器，特别是关于一种基于功率器件的磁悬浮轴承控制器。

技术介绍

[0002]目前的磁悬浮轴承中放大器部分都采用IGBT或MOSFET等传统的功率器件，因此放大器部分的开关频率较低。较低的开关频率使得执行器线圈中电流纹波增大，从而导致线圈发热、控制不准等问题，直接影响到磁悬浮工作的性能(稳定性、控制精度等)。
[0003]基于传统功率器件的磁悬浮轴承控制器，难以做到高开关频率，且控制器效率低下，控制器的体积较大，不利于磁悬浮轴承的推广应用。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术的目的是提供一种基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，能有效提高放大器的开关频率，提高整体系统的稳定性。
[0005]为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：一种基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，其包括：第一AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第一DC电压源；第二AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第二DC电压源；功率放大器，与所述第一AC/DC电源转换电路的输出端连接，采用所述第一DC电压源供电；处理器，与所述第二AC/DC电源转换电路的输出端连接，采用所述第二DC电压源供电，并与所述功率放大器进行信号交互，向所述功率放大器传输开关控制信号；所述功率放大器根据接收到的所述开关控制信号，通过磁悬浮执行器控制磁悬浮轴承的工作状态。
[0006]进一步，所述功率放大器包括全桥电路和保护电路；
[0007]所述第一AC/DC电源转换电路的输出端经所述保护电路与所述全桥电路连接，所述保护电路将其实时工作状态信号传输至所述处理器，所述处理器根据接收到的信号向所述全桥电路传输开关控制信号，由所述开关控制信号控制所述全桥电路工作。
[0008]进一步，所述保护电路采用能实现过温保护、过压保护以及过流保护的滞回比较器。
[0009]进一步，所述全桥电路包括十个独立桥臂，每个所述独立桥臂都由两个功率器件串联构成；且每个所述独立桥臂的中点都经一电感后并联至共用桥臂的中点；该共用桥臂也由两个功率器件串联构成，各所述功率器件的工作状态均由所述处理器传输至的开关控制信号进行控制。
[0010]进一步，每两个所述独立桥臂对应一个轴自由度，分别输出十路PWM波形信号至所述磁悬浮执行器。
[0011]进一步，各所述功率器件都采用GaN功率器件，或都采用SiC功率器件。
[0012]进一步，所述控制器还包括采样电路和位置传感器；
[0013]所述采样电路与所述第二AC/DC电源转换电路的输出端连接，由所述第二DC电压
源供电；所述位置传感器设置在所述磁悬浮执行器上，用于实时监测所述磁悬浮轴承的位置信息，并传输至所述采样电路；
[0014]所述采样电路与所述处理器进行信息交互；所述采样电路过对所述位置传感器施加激励，并测量反馈信号；所述采样电路将测量得到的反馈信号转换成位置信息信号后，将位置信息信号传输至所述处理器。
[0015]进一步，所述控制器还包括监控器；该监控器与所述处理器进行信息交互。
[0016]进一步，所述监控器采用数码管或液晶显示模块。
[0017]进一步，所述处理器包括通讯用外设；
[0018]该通讯用外设包括外设IO连接接口、USB通讯模块、CAN通讯模块、RS232通讯模块、具有工业ModBus协议的RS485通讯模块以及具有工业ModBus协议的100M以太网通讯模块。
[0019]本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0020]1、本技术采用GaN或SiC功率器件，大幅提高功率放大器的开关频率，降低母线电压，使输出的电流纹波更小，且功率器件的损耗更小，大幅提高磁悬浮轴承控制器的功率密度。
[0021]2、本技术采用GaN或SiC功率器件，有极高的开关频率，可在高开关频率下实现单周期控制，有助于提升控制精度和响应速度。
[0022]3、本技术的GaN或SiC全桥电路拓扑共用一个桥臂，减少功率器件使用数量，有效降低产品成本和减小产品体积。
附图说明
[0023]图1是本技术一实施例中磁悬浮轴承控制器结构示意图；
[0024]图2是本技术一实施例中共用桥臂GaN或SiC全桥电路拓扑示意图。
具体实施方式
[0025]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0027]本技术的基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，包括：第一AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第一DC电压源；第二AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第二DC电压源；功率放大器，与第一AC/DC电源转换电路的输出端连接，采用第一DC电压源供电；处理器，与第二AC/DC电源转换电路的输出端连接，采用第二DC电压源供电，并与功率放大器进行信号交互，向功率放大器传输开关控制信号；功率放大器根据接收到的开关控制信号，通过磁悬浮执行器控制磁悬浮轴承的工作状态。本技术通过采用宽禁带高频率的GaN或SiC器件，提高了功率模块所用器件的开关频率，
提高整体系统的精确性、稳定性和功率密度。
[0028]在本技术的一个实施例中，提供一种基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，磁悬浮轴承利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间无机械接触。本实施例中，如图1所示，该控制器包括：
[0029]第一AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第一DC电压源DC；在本实施例中，优选的，第一DC电压源为58V；
[0030]第二AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第二DC电压源；在本实施例中，优选的，第二DC电压源为24V；
[0031]功率放大器，与第一AC/DC电源转换电路的输出端连接，由第一DC电压源供电；
[0032]处理器，与第二AC/DC电源转换电路的输出端连接，由第二DC电压源供电，并与功率放大器进行信号交互，用于向功率放大器传输开关控制信号；
[0033]功率放大器根据接收到的开关控制信号，通过磁悬浮执行器控制磁悬浮轴承的工作状态。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，其特征在于，包括：第一AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第一DC电压源；第二AC/DC电源转换电路，用于将经UPS保护的交流AC输入转换成第二DC电压源；功率放大器，与所述第一AC/DC电源转换电路的输出端连接，采用所述第一DC电压源供电；处理器，与所述第二AC/DC电源转换电路的输出端连接，采用所述第二DC电压源供电，并与所述功率放大器进行信号交互，向所述功率放大器传输开关控制信号；所述功率放大器根据接收到的所述开关控制信号，通过磁悬浮执行器控制磁悬浮轴承的工作状态。2.如权利要求1所述基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，其特征在于，所述功率放大器包括全桥电路和保护电路；所述第一AC/DC电源转换电路的输出端经所述保护电路与所述全桥电路连接，所述保护电路将其实时工作状态信号传输至所述处理器，所述处理器根据接收到的信号向所述全桥电路传输开关控制信号，由所述开关控制信号控制所述全桥电路工作。3.如权利要求2所述基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，其特征在于，所述保护电路采用能实现过温保护、过压保护以及过流保护的滞回比较器。4.如权利要求2所述基于功率器件的磁悬浮轴承控制器，其特征在于，所述全桥电路包括十个独立桥臂，每个所述独立桥臂都由两个功率器件串联构成；且每个所述独立桥臂的中点都经一电感后并联至共用桥臂的中点；该共用桥臂也由两个功率器件串联构成，各所述功率器件的工作状态均由所述处理器传输至的开关控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞鹏，何迪飞，黄凯，罗智文，王治国，黄松涛，段立扬，
申请(专利权)人：清正源华北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：