电磁轴承中PWM开关功率放大器的实现

在电磁轴承中为了提高功率放大器的效率,一般采用PWM开关功率放大器。功率放大器控制电磁轴承中电磁铁线圈的电流,以获得轴承悬浮所需要的吸力。因此,电磁线圈电流的控制精度和速度将直接影响电磁轴承的悬浮特性。功放设计中,以电流型PWM控制器UC3842为控制核心,产生控制模拟开关通断时间的PWM信号;采用新型的高侧电流传感器AD628检测电磁线圈中的电流,并进行放大作为反馈信号,所设计的PWM开关功放应用于磁悬浮轴承中,其控制精度和速度达到了磁轴承悬浮的应用要求。     

电磁轴承系统位移传感器的分析与研究

讨论了位移传感器对电磁轴承系统控制精度的影响,在此基础上提出一种差动电感式位移传感器的设计方案,通过试验验证,这种传感器使电磁轴承系统的结构简单化,提高了系统的稳定性,对进一步研究电磁轴承系统具有很重要的参考价值。     

电磁轴承及控制系统的设计原理及参数选择

电磁轴承是一种典型的机电一体化产品 ,其设计过程的影响因素很多。本文在电磁轴承设计经验的基础上 ,总结了电磁轴承结构设计、功率放大器设计、控制器设计、传感器设计及动力学校核的全过程 ,分析了电磁轴承各设计参数的选择对轴承整体性能的影响。附图 2幅 ,表 2个 ,参考文献 6篇     

一种柴油机半主动电磁作动器的设计及特性仿真

柴油机半主动隔振电磁作动器通过改变电流来改变作动器的刚度,达到柴油机减振目的。为了提高控制效果,要求作动器的位移和电磁力尽可能满足线性关系。在仿真研究电磁作动器的结构参数与位移-电磁力曲线关系,并经过实验验证后,一种具有良好线性特性的作动器结构被设计。     

飞轮储能磁轴承系统结构及其悬浮特性

介绍了一种由径向永磁轴承与电磁推力轴承组成的单轴主动控制的飞轮储能磁轴承系统结构 ,径向永磁轴承提供径向恢复力与轴向悬浮力 ,电磁推力轴承提供轴向恢复力。并对系统的结构参数计算及其磁悬浮特性进行了分析与讨论。研究结果表明 ,永磁轴承动、静磁环轴向位移对系统承载力与刚度有明显影响 ,采用多对磁环永磁轴承 ,有利于提高系统承载力与径向刚度     

无传感器磁轴承转子位置检测与研究

主要研究一种无传感器磁轴承转子位置自检测的方法,该方法不需要专用的位移传感器。由于线圈的电感是转子位移的函数,故其两端的电压也为转子位移的函数。在磁轴承系统的线性功率放大器的输入端注入一高频信号作为转子位置的测试信号,将线圈端电压经过谐振电路来提取含有位置信号的高频电压信号,再将电压信号进行精密半波整流后得到脉动的直流信号,最后通过低通滤波器得到平滑的转子位移直流信号,由PID控制器转换为转子位移的控制信号。仿真试验证明了该方法的可行性。     

新型高效电磁作动器的研制及特性分析

研制了一种应用于发动机振动主动控制系统的新型高效电磁作动器。介绍了作动器的结构原理，对作动器的磁场进行了计算，利用Ansys软件对其弹簧刚度进行了分析。将作动器的力传递模型简化为单自由度振动系统，计算了作动器的作动力，通过Matlab仿真软件对其力传递特性进行了仿真分析。以正弦信号输入对作动器的作动特性进行了试验，结果表明，试验分析和仿真分析比较吻合，作动器作动力大，性能良好，可以很好地应用于发动机的振动主动控制。     

电磁轴承的线圈绕制与功率放大器型式

首先介绍了电磁轴承系统的差动工作方式，然后讨论了电磁轴承线圈的两种绕法以及相应功率放大器的三种型式。比较了这三种功率放大器各自的优缺点，指出全桥接法是其中一种较好的型式。     

基于DSP的电磁轴承开关功率放大器特性分析

功率放大器与电磁铁作为电磁轴承系统的执行环节,是影响电磁轴承系统性能及体积的关键部件。为了减小功率损耗和易于实现系统控制,提出了一种带有电流负反馈的双极型PWM开关功率放大器,驱动脉宽信号由DSP产生,占空比可在线调节。通过对线圈和功放进行具体建模,并对其基本特性进行理论分析与仿真实验;为提高系统高频动态特性,提出了低偏置电流工作方式。研究结果表明,这种功放结构和工作方式对电磁轴承结构设计和控制器设计具有重大的指导意义和参考价值。     

纯电磁轴承自适应变偏置电流低功耗控制

针对高速磁悬浮电动机中纯电磁轴承采用固定偏置电流功耗较大的问题,在PID控制基础上介绍了一种自适应变偏置电流的控制方法,建立了PID控制比例环节与偏置电流和电磁轴承综合刚度间的关系模型,推出了电磁轴承功耗与偏置电流间的关系,结合约束条件,得到了最低功耗时偏置电流与转子位移和电磁轴承综合刚度间的函数关系。在控制过程中,电磁轴承综合刚度是对比给定的,转子位移通过电涡流位移传感器进行检测。理论分析和试验结果均表明:该方法在保证系统稳定性的前提下,可以有效降低电磁轴承的功耗。     

混合型磁轴承功率放大器的研究

磁轴承是通过电磁力将转子无机械磨擦、无润滑地悬浮在空间,并且转子轴心位置可以由控制系统控制的一种新型轴承,集机械、电子、控制为一体.在磁轴承驱动控制系统中,线性功率放大器和PWM功率放大器被广泛应用.两种功率放大器有不同的特点.为了充分发挥它们的优势,研究了一种混合型功率放大器.介绍了混合型功率放大器的结构原理、主电路和控制系统.研究和仿真分析表明,该混合型功率放大器的技术方案是可行的.     

电磁轴承系统实现自动平衡的一种新方法

提出并论证电磁轴承系统中实现自动平衡的一种新方法 ,它将转子不平衡产生的效应等效为加入功率放大器信号输入端的干扰电压矢量。通过在功放信号输入端加入与转速同频且幅值和相位适当的电压旋转矢量 ,抵消转子不平衡产生的效应 ,从而使转子绕惯性轴旋转。试验表明提出的方法效果显著 ,简单实用     

基于LQR理论的电磁轴承控制系统鲁棒稳定性分析

线性最优控制理论中采用的数学模型与实际物理模型总存在一定的差异，据此设计的控制参数不一定能满足实际系统稳定性的需要。针对这一问题，提出了一种分析线性最优控制系统鲁棒稳定界限的方法，并将其应用在基于LQR理论的电磁轴承控制系统的鲁棒稳定性分析中。结果表明：电磁轴承控制系统对模型矩阵摄动的鲁棒性在参数α确定时仅与加权矩阵Q、R的相对大小有关；选择较小的参数α和相对于加权矩阵R较大的Q阵、传感器采取外侧安装方式有利于提高电磁轴承控制系统对模型矩阵摄动的鲁棒性。此结论为主动电磁轴承控制器的设计和结构的设计提供了一定的理论依据。     

电磁轴承系统的电气系统研究

介绍了电磁轴承系统的基本结构,结合一具体电磁轴承系统,结合出了其电气子系统设计,包括ＰＩＤ控制器和ＰＷＭ型功率放大器的设计。着重讨论了ＰＷＭ型开关功率放大器在大功率电磁轴承领域的应用。     

永磁电磁轴承自检测控制原理

基于永磁电磁轴承(PMEB),从控制线圈两端提取因磁通随转子位移变化的电感电压(电流)作为反馈信号,以构成闭环控制的自检测磁悬浮轴承系统.建立系统的数学模型,分析自检测控制系统的检测原理,对该系统的试验结果进行分析.     

电磁力参数快速寻优的转子多频振动抑制研究

针对转子-轴承系统中的转子多频振动问题,以转子-轴承-电磁作动器系统为研究对象,建立装有电磁作动器的转子系统动力学模型,提出了一种基于电磁力参数快速寻优的转子系统多频振动主动抑制方法。采用变步长寻优策略,快速获取电磁作动器的电流最佳参数,通过向转子施加具有多个频率成分的旋转电磁力来抑制转子的多频振动。实验结果表明,快速寻优策略比整周寻优用时短,能够实现转子系统多个频率振动成分的主动抑制。     

电磁轴承动刚度的自动测量

针对电磁轴承动刚度难以测量的问题,构建了一套简单的刚度测量系统用来自动测量电磁轴承的动刚度。该系统采用电磁轴承的数字控制器、功放、电磁铁作为激振器,电磁轴承的电涡流传感器作为拾振器,自行研制的测量分析系统作为测量分析工具。给出电磁轴承动刚度的测量结果。测量结果表明,该系统能较准确测量电磁轴承的动刚度。此测量系统还可以用于其他轴承刚度的测量,也可用于系统辨识。     

降低电磁轴承系统中位置测量误差方法

在电磁轴承系统中，位置测量误差直接影响着系统性能。通过采用最小二乘原理设计了位移测量误差加权校正公式FKS3／5，该公式在电磁轴承系统动态测量过程中满足了系统对实时性要求，提高了位移测量精度。仿真分析表明，该算法有效地降低了系统位置测量误差，提高了系统动态性能。     

转子──电磁轴承系统性能研究

本文介绍了电磁轴承的特性及其研究发展状况，给出了五自由度电磁轴承──转子系统模型，阐述了使转子稳定悬浮和运转的基本控制规律，分析了转子在电磁轴承中运转特性，并给出了转子稳定运转的实验记录曲线。     

主动电磁悬浮器的混合磁场测试和分析及其系统的信号处理

概述一种新型的主动电磁悬浮器后,着重对其混合磁场B进行测试,在工作站SUN编程分析,作出磁场的特性曲线及其拟合。选择和精确安装霍尔传感器。建立测量放大器、电坐标转换器。对测量信号作放大、差分和旋转处理,有效地调节动态永磁环的平衡位置合理地调试电子线路的偏置点。将之(观测器)与控制器、功率放大器、铁磁线圈相连后,有效地对悬浮环施加正交控制力fx,fy,fz及控制力矩mx,my,使系统达到稳定状态,该主动电磁悬浮器的整个系统,已在ETH(苏黎世瑞士联邦高工)研制成功,可用作超高速电机及其它回转机械的电磁止推轴承等。