磁轴承开关功放中电流三态调制技术的研究

针对传统磁轴承开关功放电流两态调制技术中存在的电流纹波大、动态特性受限等缺点，提出了电流三态调制技术。文中首先分析了电流纹波对磁轴承系统的影响，接着分析了电流两态调制技术本身的固有不足及电流三态调制技术在磁轴承开关功放应用中的优势。在对电流三态调制的基本理论进行一般性分析的基础上，提出了几种典型的电流三态调制开关功放，并做了较为细致的论述。最后通过一种具体的开关功放分别在两态调制和三态调制情况下进行仿真和实验比较，验证了电流三态调制技术的优越性，并给出了实验结果和波形。     

用于振动试验系统的开关功放的设计与分析

针对线性功放效率低下和传统两电平开关功放电流纹波大,可靠性低等缺点,提出了基于DSP的三电平脉宽调制开关功放,分析了三电平脉宽调制开关功放的原理,讨论了开关功放的电流纹波,提出了计算开关功放效率的数学模型,设计了基于DSP应用于电动振动试验系统的12 kW/3 kHz的开关功放,试验证明该系统具有功率大,效率高,电流失真度小,可靠性高等优点.     

磁轴承中三电平全桥变换器的混沌现象分析

针对脉冲宽度调制模式下采用比例控制的三电平磁轴承开关功率放大器的非线性现象进行了研究,采用频闪采样法建立了全桥变换器的离散映射模型,并基于此模型分析了全桥变换器的分岔稳定性和混沌特性,展示了全桥变换器混沌现象的动态演化过程。利用数值计算确定了电流控制器比例系数、载波频率和母线电压的稳定调节范围,并计算了李雅普诺夫指数图验证混沌现象存在。仿真及实验结果表明降低电流控制器比例系数和母线电压,提高载波频率有利于消除混沌现象,从而提高三电平全桥变换器的稳定性。     

磁轴承MPW开关功率放大器的研究

针对现有磁轴承功率放大器存在的电流失真大、可靠性低等缺点,介绍了最小脉宽（ＭＰＷ）功放的基本原理和电路实现,并采用ＭＰＷ方式研制了一台容量为１２．４ｋＶＡ的磁轴承开关功率放大器。实验结果表明,该功放具有电流失真小、功率大、效率高、安全可靠等优点。     

电磁轴承脉宽调制型开关功放的实现及电流纹波分析

传统两电平脉宽调制电磁轴承开关功放的电流纹波较大,导致电磁轴承中产生的纹波损耗较大.采用一种三电平脉宽调制方法,对电磁轴承开关功放电流纹波进行理论分析,结果表明该方法能够大大减小开关功放的电流纹波,具有传统两电平脉宽调制输出波形质量好、动态响应快等优点,且实现简单.最后通过计算机仿真和实验对该方法进行了验证,仿真与实验结果说明了该方法的可行性和有效性.     

无轴承电机轴向混合磁轴承驱动与控制

在介绍无轴承电机轴向混合磁轴承工作原理和控制系统构成基础上,设计了轴向混合磁轴承基于集成电路IR2130和TL494的集成式两电平H桥主电路的PWM开关功率放大器,设计了轴向位移检测电路和PID控制器,并对控制系统进行了调试,给出了试验波形.结果验证了其设计开关功放和PID控制器的合理性和有效性.     

子模块混合型MMC-HVDC直流故障穿越控制策略

半桥和全桥子模块混合型模块化多电平换流器在具备直流故障穿越能力的同时降低了开关器件的数量。介绍其拓扑结构以及子模块数量的确定方法。阐述半桥和全桥子模块阀段自身平机理和调制电压基本分配原则,并结合最近电平逼近调制提出一种半桥和全桥阀段间平衡的控制策略。分析直流故障期间换流器的等效电路,为了减少暂态期间直流故障电流对子模块电容电压平衡的影响,提出一种基于虚拟电阻的优化控制策略。整个故障穿越期间无需闭锁换流器,且还能持续保证交流系统对无功功率的需求。基于PSCAD/EMTDC,搭建两端子模块混合型模块化多电平换流器HVDC仿真模型,针对双极直流短路工况进行仿真分析,验证了所提出的控制策略的有效性。     

一种基于同步转速估算的永磁偏置磁轴承不平衡补偿方法研究

研究了一种应用于永磁偏置磁轴承的基于零电流原则不平衡补偿方法,可以在较宽的转速范围内起作用,转速信号直接通过不平衡驱动补偿信号估算获得。对该方法进行了较为详细的理论分析和仿真,结果表明,该方法在转子高速运转时有效地减小了磁轴承功放的控制电流和转子不平衡振动,转速估算迅速准确,系统的可靠性和稳定性得以提高,为进一步提高磁悬浮转子转速创造了条件。     

一种磁轴承开关功放的半周期控制方法

针对传统数字单周期控制算法存在一个周期内无法精确控制实际电流的问题,提出一种新型的半周期控制方法。该方法每半个周期进行一次电流控制并用泰勒级数减小传统方法中用极限计算占空比所造成的误差,分别推导了双极性、单极性调制方法下的半周期占空比数学模型,并构建了用于磁轴承开关功放的半周期控制系统。与传统单周期控制方法的仿真结果比较表明:半周期控制的电流纹波和谐波含量比单周期控制小,电流的动态响应速度比单周期控制快,且磁轴承悬浮位移性能优于单周期控制。     

基于四相全桥的磁悬浮轴承开关器件开路故障容错控制策略

功率半导体开关器件的开路故障是主动磁悬浮轴承系统失效的一个主要原因。为了保障主动磁悬浮轴承在高速旋转场合安全可靠运行,该文在功率放大器容错控制方面,针对四相全桥拓扑提出一种开关器件开路故障容错控制策略。首先从四相四桥臂工作原理出发,分析了四相全桥拓扑的两种工作模式对磁轴承的作用力和控制效果相同,可利用该特性进行功放容错设计;然后基于电流差分控制的特点给出了判断开路故障的条件,并提出相应的容错控制策略,即一旦四相全桥拓扑正常模式下的开关器件发生开路故障,在几百微秒内将检测到故障的发生,并立即切换至冗余模式下工作,以达到故障不停机的目的;最后仿真与实验结果表明故障检测时间和位移波动范围均保证了切换过渡过程中磁轴承的悬浮,证明了该容错控制策略在四相全桥拓扑上的可行性。     

电磁轴承开关功放的谐波模型仿真与实验研究

电磁轴承开关功率放大器本质是非线性系统，通常在对电磁轴承控制系统进行分析时，将电磁轴承开关功放的模型等效为一阶惯性环节的线性模型。由于线性模型不能反映开关功放实际特性，其精度将直接影响磁轴承控制系统稳定性分析。该文对电磁轴承脉宽调制型开关功放，基于谐波平衡原理，建立电磁轴承开关功放的线性化谐波模型。利用该模型对电磁轴承开关功放的特性进行仿真，并将仿真结果同应用SIMULINK中的电力系统工具箱(PSB)建立开关功放模型的仿真结果以及实验结果进行比较，结果基本吻合，验证了所提出的谐波建模方法的正确性和有效性，从而为电磁轴承开关功放的特性分析提供了一种可行的研究方法。     

软开关技术在磁悬浮轴承功率放大器中的应用

传统的磁悬浮轴承功率放大器在硬开关工作状态时存在开关损耗和纹波干扰严重等问题,为有效克服这些缺点,采用了一种新的用于磁悬浮轴承的谐振直流环节三电平功率放大器电路。基于三电平控制方法,在传统的开关功率放大器的直流环节增加辅助谐振电路,实现了电路中所有的开关器件均在零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)的条件下工作。文中详细分析了软开关三电平功率放大器各个工作模态的工作原理,给出了相应的电路工作方程。对提出的软开关三电平功率放大器进行仿真与样机试验研究,结果表明软开关三电平功率放大器同样具有输出电流纹波小的优点,开关损耗和纹波电流干扰有效减小,验证了电路是可行、有效的。     

磁悬浮轴承并联谐振直流环节开关功率放大器

为克服磁悬浮轴承开关功率放大器工作在硬开关状态时存在的开关损耗和电流纹波干扰严重的缺点,提出一种磁悬浮轴承并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路。该电路在功率放大器三电平控制策略的基础上应用了并联谐振直流环节,保持了三电平功率放大器输出电流纹波小的优点,同时功率器件均工作在零电压或零电流条件下,开关损耗、电流纹波干扰有效地减小。详细分析并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路工作过程,并进行仿真和样机实验。实验结果证明所提出电路是可行有效的。     

磁轴承三态开关功率放大器的电流模式控制

针对传统磁轴承二态开关功放电流纹波大和损耗大、可靠性差的缺点，提出了一种电流模式控制的三态开关功放，介绍了其工作原理和电路的实现。研制了一套容量为0．7kVA的磁轴承开关功放。实验结果表明，该功放电流纹波小、效率高、带宽大、安全可靠。     

永磁偏置磁轴承三电平PWM开关功放的研究

针对永磁偏置的磁轴承开关功放需要实现低纹波的问题，提出了一种新颖的三电平PWM控制方法．并给出了具体实现电路。通过三电平与传统的两电平PWM开关功放的对比实验验证了该方案的可行性。     

一种应用于主动磁轴承控制的三态功放设计

为满足主动磁轴承控制的需要,利用TL494I,R2110等集成芯片和自主设计的移相角度可自由调节的移相模块,并采用移相的方法成功设计了具有较大功率的三态开关型功率放大器。理论分析和实验表明,这种三态开关型功率放大器相对于普通的两态开关型功率放大器具有电流纹波小、功率器件损耗小、电磁干扰小等一系列优点,并具有良好的动态响应能力和较宽的带宽。     

基于滑模变结构控制的多电平高效D类功率放大器

介绍了一种新颖的基于级联型多电平拓扑结构的开关型功率放大器，采用相移PWM技术，其开关频率是单个单元开关频率的2N倍，总的输出电压波纹很小，只需要一个较小的滤波器来抑制开关谐波。文中对多电平PWM输出信号的谐波进行分析，重点研究采用滑模电流电压双闭环控制的设计要点并推导其参数，之后研制一台2 kW级联型多电平滑模控制的电流电压双闭环D类功率放大器。试验研究结果表明：采用滑模电流电压双闭环控制的级联型多电平D类功率放大器，明显提高了系统带宽，使系统不仅对阻性负载而且对桥式整流负载都具有良好的快速性和跟踪性能，很好的瞬时响应和稳定性，较高的效率和低的输出信号谐波总畸变率值。     

磁悬浮轴承功率放大器的发展现状与展望

磁悬浮轴承功率放大器的性能对整个磁悬浮轴承系统有着重要的影响。首先介绍了磁悬浮轴承功放的性能参数、分类,然后比较了每一类功率放大器的优缺点,并讨论分析开关功放的拓扑结构、控制策略以及研究现状。理论分析表明,三态开关功率放大器具有输出电流纹波小、动态性能好、开关损耗低等优点,在磁悬浮轴承功放中有着广阔的应用前景。