磁浮轴承的功放电流控制方法技术

本公开示例性实施例提供一种磁浮轴承的功放电流控制方法和装置，其中的方法包括：分别确定磁浮轴承电感线圈电流、开关功放直流侧电压以及采样转子位置信号；根据转子位置信号得到当前气隙长度，并通过所述当前气隙长度得到磁轴承线圈的电感值：根据电流参考值、电流反馈值、开关功放直流侧电压、开关周期、线圈电感、线圈电阻计算得到下一个周期需要的开关管占空比值；将占空比发送至控制器得到脉宽调制信号，并根据所述脉宽调制信号对磁浮轴承的开关进行控制。本公开根据电流的参考值与当前开关周期的电流采样反馈值，直接计算得到下一个开关周期开关管的占空比，能减少磁浮轴承系统控制芯片的运算量，并且能显著提高开关功放的电流响应速度。电流响应速度。电流响应速度。

【技术实现步骤摘要】
磁浮轴承的功放电流控制方法


[0001]本公开示例性实施例涉及电磁
，尤其涉及一种磁浮轴承功放电流控制方法。

技术介绍

[0002]电磁轴承技术，即通过电磁力使机械转子悬浮旋转的技术。该技术因其无接触、无需润滑、无磨损的优良特性备受行业内的青睐，并已逐步地在医疗设备、涡轮机械等领域得以应用。磁悬浮技术的研究与相关产业的应用具有很大的实际意义。
[0003]在电磁轴承的控制系统中，功率放大器是其重要的一环，功率放大器将控制信号转换为电流输出，驱动电磁轴承悬浮。无论磁悬浮轴承的开关功放拓扑结构如何，其都是利用斩波原理，控制开关管的导通与关断，进而控制线圈电感两端的平均电压，最后达到控制线圈电感电流的效果。此外，电流控制的响应速度及精度直接影响到磁悬浮轴承控制系统的整体性能。
[0004]现有技术中，电流环一般可设计为PI控制器，通常情况下，采用PI控制器所构成的电流环就可以取得很好的效果。但是磁悬浮轴承控制系统对于电流的响应速度要求非常之高，而PI控制器受限于其闭环调节过程，无法电流环最大的响应速度。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本公开示例性实施例的目的在于提出一种磁浮轴承的功放电流控制方法，以解决磁浮轴承开关功放的电流响应速度慢的问题。
[0006]有鉴于此，本公开示例性实施例的目的在于提出一种磁浮轴承的功放电流控制装置，以提高磁浮轴承开关功放控制的响应速度。
[0007]基于上述目的，本公开示例性实施例提供了一种磁浮轴承的功放电流控制方法，包括：
[0008]分别确定磁浮轴承电感线圈电流、开关功放直流侧电压以及采样转子位置信号；
[0009]根据所述转子位置信号得到当前气隙长度，并通过所述当前气隙长度得到磁轴承线圈的电感值：
[0010]根据电流参考值、电流反馈值、开关功放直流侧电压、开关周期、线圈电感、线圈电阻计算得到下一个周期需要的开关管占空比值；
[0011]将所述占空比发送至控制器得到脉宽调制信号，并根据所述脉宽调制信号对磁浮轴承的开关进行控制。
[0012]结合上述说明，在本公开实施例另一种可能的实施方式中，所述根据电流参考值、电流反馈值、开关功放直流侧电压、开关周期、线圈电感、线圈电阻计算得到下一个周期需要的开关管占空比值，包括：
[0013]通过以下公式计算所述占空比：
[0014][0015]其中，线圈电感为磁浮轴承一线圈的电感；电流参考值为所述磁浮轴承一线圈的参考值；电流反馈值为磁浮轴承一线圈的反馈值；开关周期为IGBT的开关周期；直流侧电压为IGBT开关桥臂原边的接入的直流电压。
[0016]结合上述说明，在本公开实施例另一种可能的实施方式中，所述方法还包括：响应于确定所述占空比的值大于调制波时，磁浮轴承的开关导通，线圈电流上升；响应于确定所述占空比的值小于调制波时，磁浮轴承的开关关断，线圈电流下降。
[0017]结合上述说明，在本公开实施例另一种可能的实施方式中，所述根据转子位置信号推算得到当前气隙长度，进而计算得到磁轴承线圈的电感值，其计算公式如下：
[0018][0019]结合上述说明，在本公开实施例另一种可能的实施方式中，引入磁浮轴承电感线圈的电路数学模型，以根据电流参考值和当前周期的电流采样反馈值，直接计算得到下一个周期的开关管的占空比，其中，所述电路数学模型为：
[0020](R+L)i
L
＝d
+
V
dc
‑
d
_
V
dc
+d0×0[0021]＝d
+
V
dc
‑
d
_
V
dc
[0022]其中R为线圈电阻、L为线圈电感、V
dc
为直流侧电压、d
+
为一个开关周期内正向导通的时间比例、d
—
为负向导通的时间比例，d0为续流的时间比例。
[0023]结合上述说明，在本公开实施例另一种可能的实施方式中，所述根据所述转子位置信号得到当前气隙长度，包括：
[0024]通过电磁力和电磁线圈的电流之间的比值，确定当前气隙长度。
[0025]第二方面，本公开还提供了一种磁浮轴承的功放电流控制装置，包括：
[0026]确定模块，用于分别确定磁浮轴承电感线圈电流、开关功放直流侧电压以及采样转子位置信号；
[0027]第一计算模块，用于根据所述转子位置信号得到当前气隙长度，并通过所述当前气隙长度得到磁轴承线圈的电感值：
[0028]第二计算模块，用于根据电流参考值、电流反馈值、开关功放直流侧电压、开关周期、线圈电感、线圈电阻计算得到下一个周期需要的开关管占空比值；
[0029]控制模块，用于将所述占空比发送至控制器得到脉宽调制信号，并根据所述脉宽调制信号对磁浮轴承的开关进行控制。
[0030]结合上述说明，在本公开实施例另一种可能的实施方式中，所述第二计算模块通过以下公式计算所述占空比：
[0031][0032]其中，线圈电感为磁浮轴承一线圈的电感；电流参考值为所述磁浮轴承一线圈的参考值；电流反馈值为磁浮轴承一线圈的反馈值；开关周期为IGBT的开关周期；直流侧电压为IGBT开关桥臂原边的接入的直流电压。
[0033]结合上述说明，在本公开实施例另一种可能的实施方式中，所述装置还包括：第一
调制模块，用于响应于确定所述占空比的值大于调制波时，磁浮轴承的开关导通，线圈电流上升；第二调制模块，用于响应于确定所述占空比的值小于调制波时，磁浮轴承的开关关断，线圈电流下降。
[0034]结合上述说明，在本公开实施例另一种可能的实施方式中，所述第一计算模块采用的计算公式包括如下：
[0035][0036]从上面所述可以看出，本公开示例性实施例提供的磁浮轴承的功放电流控制方法和装置，基于磁浮轴承电感线圈的电路数学模型，根据电流的参考值与当前开关周期的电流采样反馈值，直接计算得到下一个开关周期开关管的占空比，本公开的该方法能减少磁浮轴承系统控制芯片的运算量，并且能显著提高开关功放的电流响应速度，具备很好的实用价值。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本公开示例性实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开示例性实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本公开示例性实施例磁悬浮轴承的轴向剖面图的示意图；
[0039]图2为本公开示例性实施例磁悬浮轴承的径向轴承剖面示意图；
[0040]图3为本公开示例性实施例磁悬浮轴承开关功放拓扑图；
[0041]图4为本公开示例性实施例电流调制策略图；
[0042]图5为本公开示例性实施例电流控制策略图；
[0043]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁浮轴承的功放电流控制方法，其特征在于，包括：分别确定磁浮轴承电感线圈电流、开关功放直流侧电压以及采样转子位置信号；根据所述转子位置信号得到当前气隙长度，并通过所述当前气隙长度得到磁轴承线圈的电感值：根据电流参考值、电流反馈值、开关功放直流侧电压、开关周期、线圈电感、线圈电阻计算得到下一个周期需要的开关管占空比值；将所述占空比发送至控制器得到脉宽调制信号，并根据所述脉宽调制信号对磁浮轴承的开关进行控制。2.根据权利要求1所述的磁浮轴承的功放电流控制方法，其特征在于，所述根据电流参考值、电流反馈值、开关功放直流侧电压、开关周期、线圈电感、线圈电阻计算得到下一个周期需要的开关管占空比值，包括：通过以下公式计算所述占空比：其中，线圈电感为磁浮轴承一线圈的电感；电流参考值为所述磁浮轴承一线圈的参考值；电流反馈值为磁浮轴承一线圈的反馈值；开关周期为IGBT的开关周期；直流侧电压为IGBT开关桥臂原边的接入的直流电压。3.根据权利要求1所述的磁浮轴承的功放电流控制方法，其特征在于，所述方法还包括：响应于确定所述占空比的值大于调制波时，磁浮轴承的开关导通，线圈电流上升；响应于确定所述占空比的值小于调制波时，磁浮轴承的开关关断，线圈电流下降。4.根据权利要求1所述的磁浮轴承的功放电流控制方法，其特征在于，所述根据转子位置信号推算得到当前气隙长度，进而计算得到磁轴承线圈的电感值，其计算公式如下：5.根据权利要求1所述的磁浮轴承的功放电流控制方法，其特征在于，引入磁浮轴承电感线圈的电路数学模型，以根据电流参考值和当前周期的电流采样反馈值，直接计算得到下一个周期的开关管的占空比，其中，所述电路数学模型为：(R+L)i
L
＝d
+
V
dc
‑
d_V
dc
+d0×
0＝d
+
V
dc<...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亚屏，贺西，李嘉，罗何，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：