【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种开关功率放大器，是一种基于三维空间矢量的磁轴承系统的开关功率放大器，用于对磁轴承线圈的输出电流进行主动控制。
技术介绍
高速磁悬浮电动机由于采用磁悬浮轴承代替传统的机械轴承，具有转速高、无摩擦、无需润滑、能量密度高、尺寸小等优点具有广阔的应用前景。功率放大器作为高速磁悬浮电动机磁轴承控制系统的执行器，其能量消耗最大，减小功率放大器的能量损耗、提高集成度、增加可靠性是功率放大器设计的最主要目的之一。为了提高功率放大器的效率，高速磁悬浮电动机磁轴承控制系统普遍采用开关功率放大器。根据脉冲宽度调制信号产生电路的实现方式不同，磁轴承用开关功率放大器分 为模拟器件实现和数字实现两种。现有的磁轴承控制系统功率放大器多采用图I所示的全桥结构，采用传统的两电平PWM脉宽调制方法输出电流纹波很大，在电磁轴承中产生较大的铁耗和铜耗。在中国专利“ZL200510012131. 2”公开的“一种用于永磁偏置电磁轴承的低纹波开关功率放大器”中，采用模拟器件实现了三电平PWM脉宽调制的功能，降低了纹波损耗；但是采用模拟器件搭建的功率放大器损耗较大、体积较大，同时若要改变P...
【技术保护点】
一种基于三维空间矢量的磁轴承系统开关功率放大器，其特征在于包括：控制器（1）、隔离驱动电路（2）、四桥臂功率主电路（3）、电流反馈检测电路（4）、信号调理电路（5）、信号滤波电路（6），其中：控制器（1）：通过控制器内部AD转换接口对位移传感器的位移信号和磁轴承三个线圈的电流反馈信号进行采样，利用采集到的位移信号和磁轴承转子参考位移信号做差，对磁轴承位置误差信号按照控制算法计算，生成电流期望信号值，将电流期望信号值与电流反馈信号值进行做差，得到误差大小，同时利用死区补偿算法计算PWM死区时间积累导致的磁轴承线圈电压上升值或者下降值，并将该上升值或者下降值转换成电流修正值，用...
【技术特征摘要】
1.一种基于三维空间矢量的磁轴承系统开关功率放大器，其特征在于包括控制器(I)、隔离驱动电路(2)、四桥臂功率主电路(3)、电流反馈检测电路(4)、信号调理电路(5)、信号滤波电路(6),其中 控制器(I):通过控制器内部AD转换接口对位移传感器的位移信号和磁轴承三个线圈的电流反馈信号进行采样，利用采集到的位移信号和磁轴承转子参考位移信号做差，对磁轴承位置误差信号按照控制算法计算，生成电流期望信号值，将电流期望信号值与电流反馈信号值进行做差，得到误差大小，同时利用死区补偿算法计算PWM死区时间积累导致的磁轴承线圈电压上升值或者下降值，并将该上升值或者下降值转换成电流修正值，用此电流修正值对得到的误差信号进行修正，对修正之后的误差信号利用空间矢量算法进行PWM调制，输出八路PWM信号(PWM1 PWM8)，送至隔离驱动电路(2)； 隔离驱动电路(2):输入与控制器(I)输出的PWMl PWM8信号相连，输出四桥臂功率主电路(3)中功率开关管VTl VT8的栅极驱动信号SI S8 ; 四桥臂功率主电路(3):采用八个功率开关管独立控制三个线圈的拓扑结构，其中VTl与VT5构成第一桥臂；VT2与VT6构成第二桥臂；VT3与VT7构成第三桥臂；VT4与VT8构成第四桥臂，磁轴承线圈I接在第一桥臂与第二桥臂之间，线圈两端点分别为A和B，线圈两端电压为Uab ;磁轴承线圈2接在第二桥臂与第三桥臂之间，线圈两端点分别为B和C，线圈两端电压为U B。；磁轴承线圈3接在第三桥臂与第四桥臂之间，线圈两端点分别为C和D，线圈 两端电压为Um，上桥臂功率开关管的驱动信号(S1、S2、S3、S4)分别与下桥臂功率开关管的驱动信号(S5、S6、S7、S8)反相并添加死区逻辑以防止上下桥臂直通； 电流反馈检测电路(4):输入接四桥臂功率主电路(3)，输出接信号调理电路(5)，用于检测四桥臂功率主电路(3)的磁轴承的三个线圈电流反馈信号； 调理电路(5):与信号滤波电路(6)相接，用于对三个电流反馈检测电路(4)输出的电流反馈信号进行电平偏移、放大或者缩小； 信号滤波电路(6):与信号调理电路(5)调理之后的信号相连接，用于滤除输入信号中的噪声信号，输出的三个电流反馈信号接至控制器(I)的AD转换口进行采集。2.根据权利要求I所述的一种基于三维空间矢量的磁轴承系统开关功率放大器，其特征在于所述的控制器(I)由DSP和FPGA组成，其中DSP作为主控制器，主要负责完成磁轴承转子位置信号控制算法、死区补偿算法和三维空间矢量算法，FPGA作为DSP外围的接口芯片，用作辅助控制器，主要用来接收DSP的命令，产生需要的PWM信号。DSP利用死区补偿算法和三维空...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，崔臣君，房建成，孙津济，郑世强，郭研歧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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