主动磁轴承开关功率放大器的设计

分析了各种调制技术的优缺点,介绍了,电磁轴承功率放大器的组成、原理、设计要求和调制技术,设计了一款基于DSP的开关功率放大器,并给出了实验结果。和传统的功放相比,该开关功率放大器可以显著地减少功耗和体积,简化线路,增强可靠性,降低成本以及调试方便等优点。     

集成开关功率放大器在主动磁轴承系统中的应用

讨论了一种新型的集成脉冲宽度调制开关功率放大器SA60，并与分立元器件开关功放进行了比较，设计了适用于主动磁轴承功放电路，进行了单自由度调试实验。     

永磁偏置混合磁轴承功放死区非线性的研究

针对功放死区非线性对磁轴承系统的影响,分析了磁轴承绕组电流过零时轴承系统不稳定的原因,给出了减小死区时间的电路,试验结果表明:这种方法消除了由死区引起的非线性所导致的磁轴承不稳定.     

推力磁轴承的力学特性及其对径向磁轴承的影响

讨论了计入推力盘静态倾斜影响后的推力磁轴承的力学特性,导出了其静、动特性的系数公式,并结合某涡轮膨胀机的推力磁轴承进行了实例计算。结果表明,推力盘的静态倾斜对推力磁轴承的力学特性产生显著影响,并改变径向磁轴承的静负荷分配,使得推力磁轴承与径向磁轴承之间产生强烈的耦合作用。该结果可用于5自由度磁悬浮轴承－转子系统的机电耦合动力学研究。     

一种应用于主动磁轴承控制的移相式功率放大器的设计

为满足磁悬浮轴承的控制需要，采用移相的方法成功设计了一个较大功率的三态开关型功率放大器，理论分析和实验都充分证明这种三态开关型功率放大器相对于普通的两态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。     

超精气磁轴承混合轴系的研究

提出一种提高轴系回转精度的方法，即气体轴承作为主要承载元件，由磁轴承修正气体轴承的误差和外界干扰的影响，达到超高精度，介绍了试验方案和试验结果。将气体轴承轴系的原有（磁轴承未工作）的径向振摆从0.25um，提高到（磁轴承工作后）0.04um左右。     

永磁磁轴承数学模型的研究

对永磁磁轴承的5种建模方法及所建立的数学模型进行了比较,并以径向磁轴承为例进行了计算。发现在形状、尺寸和磁化强度相同的情况下,磁环轴向磁化与径向磁化所得的径向刚度及轴向力均存在差异;将环形磁体作为无限长条形磁体处理,忽略磁环曲率影响,建立的通用模型仅适用于磁环直径相比磁环截面而言非常大,且磁环截面尺寸比气隙小或相等的情况:采用等效磁荷法,按磁化方向不同建立的数值积分模型,能够较好地描述磁轴承径向力及轴向力随动、静磁环相对位置变化而变化的特性。     

径向主动磁轴承承载因子分析

分别给出了径向主动磁轴承正常和非正常工作两种情况下承载因子KR的计算公式。对KR的各种影响因素及相应的灵敏度进行了综合分析。通过一个应用实例进行的计算表明：磁极数Np、静态气隙S0和转子偏离理想工作点径向位移x都对KR有重要影响。     

磁悬浮轴承开关功率放大器系统建模及控制研究

磁悬浮轴承开关功率放大器系统为一非线性系统,开关功率放大器的性能影响磁悬浮轴承控制系统的稳定性,为此,提出了一种建立磁悬浮轴承开关功率放大器系统模型的方法。在分析三电平功率放大器工作原理的基础上,对系统中非线性部分进行分析,以相应的傅里叶级数表达式来代替,建立了非线性网络的传递函数并推导了开关功率放大器闭环系统的稳态数学模型。MATLAB软件的仿真和试验验证结果表明,该系统模型能有效反映开关功率放大器和闭环控制系统的实际工作特性,建模的方法是可行有效的。     

磁轴承谐振电路的稳定性研究

径向磁轴承谐振电路的使用使磁轴承不再需要单独的位移传感器.我们通过径向磁轴承的工作原理,运用控制系统理论分析了径向磁轴承的稳定性.分析表明,径向磁轴承谐振电路的方案在动态过程不稳定,但通过仿真研究的结果表明,径向磁轴承谐振电路虽然存在一定稳态误差,但可以通过PD控制器达到悬浮稳态.     

一种磁轴承的两永磁环间磁作用力的计算

提出一种混合型磁轴承系统,建立了这种磁轴承系统中所用的两个永磁环相吸时它们之间磁相互作用力的数学模型,给出了相应的数值计算方法,最后列举了一个计算实例并对计算结果作了简要的分析。     

一种新型的电磁轴承系统辅助轴承的设计

采用了一种应用于电磁轴承系统的,用电磁铁控制的可移动新型辅助轴承结构。介绍了电磁轴承的系统构成、工作原理,报告了辅助轴承的使用现况,具体说明了新型辅助轴承主要部件的设计过程。     

磁悬浮飞轮混合磁轴承模糊PI控制PWM开关功放

针对采用传统PI控制的磁轴承开关功放由于负载参数的变化导致功放输出特性变差的缺点,提出了一种适用于混合磁轴承的PWM开关功放模糊PI控制方案,该PWM功放采用了全桥拓扑结构的主电路,控制采用了基于模糊推理的自适应PI控制策略,能根据负载参数的变化,自适应调整控制参数,为混合磁轴承线圈提供双极性的控制电流.对该方案进行了仿真,并用DSP进行了数字实现.仿真和实验结果表明,该PWM功放的响应速度得到了提高,能够很好地跟踪给定信号,满足了高速磁悬浮飞轮的需要.     

Miniaturization of a one-axis-controlled magnetic bearing

The design of a novel micro-magnetic bearing (MMB) for a 2-mm-diameter rotor is discussed. The bearing is supported by magnetic couplings generated by permanent magnets and is stabilized by a one-axis controller. The structure of the MMB is greatly simplified, not only in terms of machining and assembly of micro- and precision parts, but the number of mechanical parts is also reduced in comparison with previous designs of MMB. To increase the magnetic stiffness used to support the rotor in the passively controlled directions and to realize stable levitation using one-axis control, the dimensions of the mechanical parts that affect the magnetic stiffness are investigated using a finite element method. An MMB for a 2-mm-diameter rotor was constructed, such that the rotor could be levitated without mechanical contact and which rotated at 39,000 rpm. The static and dynamic characteristics of the MMB are evaluated, including magnetic stiffness, rotational accuracy and power consumption.     

磁悬浮陀螺飞轮用隐式洛伦兹力磁轴承

针对磁悬浮陀螺飞轮用显式洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性差的问题,提出了一种磁钢内置的隐式洛伦兹力磁轴承,并采用三维有限元法对两种方案的气隙磁密进行比较分析。隐式方案的气隙磁密在周向和纵向的变化率分别为0.8%和8.4%,远优于显式方案的15.0%和23.7%。利用磁场分割法对隐式方案的磁阻进行了区域分割,采用积分法精确计算各区域磁阻,建立了磁轴承磁路数学模型,得到了影响偏转电流刚度的关键结构参数,并基于有限元法对隐式方案形状及结构参数进行详细优化。结果表明,在不恶化气隙磁密变化率的前提下,优化前后绕组区域的最大磁密和最小磁密分别从0.404T和0.368T增加至0.464T和0.427T,增幅为14.6%和16.0%。根据优化结果研制了一台隐式洛伦兹力磁轴承,并进行了气隙磁密和偏转电流刚度实验测试,测试结果与设计结果相符,对洛伦兹力磁轴承的设计具有重要意义。     

基于MATLAB遗传算法的电磁轴承控制系统优化

提出基于MATLAB遗传算法的电磁轴承控制系统的PID参数寻优方法,仿真结果证明遗传算法寻优后的PID控制器较常规PID控制器具有更好的控制特性,并且算法简单,具有广泛的推广使用价值。     

磁力轴承技术研究进展

文中详细地综述了磁力辅承的特点、基本原理、分类、优越性以及国内外应用研究现状,指出了工程应用研究中仍需解决的关键问题及其发展方向。     

同极型和异极型磁轴承的磁场分布和功率损耗分析

采用有限元软件ANSYS详细分析了同级型和异极型2种结构磁悬浮轴承的磁场分布,给出了2种结构磁轴承的二维磁力线分布图和磁场分布图,并分析了同级型磁轴承二维磁场矢量分布和三维磁通密度矢量分布。详细计算了在不同频率下2种结构磁轴承的功率损耗,给出了功率损耗随交变电流频率变化拟合曲线。分析结果表明,同极型磁轴承磁力线分布在同一方向,全部平行于转子的轴线,因而耦合效应小,功率损耗小,在应用上具有更加明显的优越性。     

轴承磁力探伤中磁悬液的优化配制及监控

在理论分析和实验的基础上 ,确定磁悬液配制优化参数和控制标准 ,提出轴承的磁力探伤磁悬液的监控方法