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。     

电磁轴承的PWM功率放大器的研究

介绍了一种采用双极全桥式设计并带有电流负反馈的开关型功率放大器，驱动脉宽信号由DSP产生，占空比可在线调节。通过选择合理的线圈参数和PWM信号的调制频率，可以达到减小电流纹波的目的。并选用了集成的开关功率放大器芯片A3952SB，来实现电磁轴承的驱动。     

磁悬浮轴承数字功率放大器

研制基于数字信号处理器(Digital signal processor,DSP)和现场可编程逻辑阵列(Filed programmable gate array,FPGA)的三电平脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)型磁悬浮轴承数字功率放大器.用DSP芯片取代模拟电路进行比例积分(Proportion-integration,PI)调节、三角载波产生以及负载线圈驱动信号PWM波的产生,通过DSP内部程序实现PWM占空比在线调节,实时控制磁悬浮轴承负载线圈中的电流大小,从而控制转子稳定悬浮在平衡位置,并给出采用FPGA对驱动信号PWM波进行移相180°的方法,实现三电平的数字功率放大器.将此数字功率放大器应用于5自由度磁悬浮轴承试验台,实现了转子的静态稳定悬浮,静态悬浮时转子振动的峰峰值小于5 μm.采用数字化的设计方法,能够优化磁悬浮轴承功率放大器的性能,且具有体积小、程序可移植性强、可靠性高等优点.     

电磁轴承功率放大器参数设计

由于功率放大器处于电磁轴承系统的执行环节,其动态性能将直接影响系统的性能。为了提高电磁轴承系统的性能,针对电流响应速度、力的响应速度、同频允许的最大振幅和不平衡量控制等指标,以采用最小脉宽开关功率放大器的电磁轴承系统为例,从系统的频响角度出发,分析了满足实际工况下功率放大器参数设计要求。从而在保证系统运行性的同时,通过合理设计功率放大器的主要个数,节省设备制造成本。在经过理论分析和仿真试验之后,给出一些设计的实例,从而对实际电磁轴承功率放大器的设计提供了指导依据。     

主动磁浮轴承

主动磁浮轴承是一种利用电磁力使轴承稳定悬浮起来且轴心位置可以由控制系统控制的一种新型轴承。它包括位移传感器、控制器、功率放大器和电磁作动器。其工作原理是：位移传感器用于监视轴的位置，并将信息传人控制系统，控制系统确定必要的控制信号，并将控制信号送人功率放大器，转变为电磁作动器的增大电流，使旋转轴位于轴承作动器中心。     

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.     

混合磁悬浮地球仪的零功率控制

现有的磁悬浮地球仪系统主要通过调节电磁线圈的电流来控制悬浮体的位置,电磁控制的悬浮系统存在功耗大、能量的利用率不高等问题.对于一种主要承载力为永磁力、调节控制力为电磁力的混合磁悬浮地球仪结构,建立了其线性化动力学模型,并基于模型设计了零功率控制器以降低磁悬浮系统的功耗.仿真及实验结果表明:所设计的控制系统能有效克服电磁...     

基于AMESim的高速电磁开关阀动态特性研究

根据高速电磁开关阀机电液结构,采用AMESim建立了高速电磁开关阀仿真模型,基于该模型对高速电磁开关阀在PWM信号下进行动态特性仿真,通过PWM信号、电流、阀芯位移间的动态响应关系,分析了脉冲调制(PWM)控制信号对高速电磁开关阀动态特性的影响,对从信号控制方面改善高速电磁开关阀性能提供理论基础。     

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。     

基于高速开关电磁阀PWM控制的汽车ABS研究

在汽车防抱死制动系统的控制过程中,一般由电子控制单元控制二位三通高速开关电磁阀来实现制动轮缸压力的增压、保压和减压3种状态控制.为了提高系统响应速度和控制精度,采用PWM控制高速开关电磁阀的液压制动式防抱死制动系统,分析了高速电磁开关阀结构型式及工作原理、PWM信号控制的ABS系统以及PWM信号控制过程.     

电磁轴承磨床电主轴控制器的研究

为了解决电磁轴承本身的复杂非线性引起电磁轴承磨床系统中同时实现高刚度和高转速的矛盾,以电磁力为控制输入量,将电磁力计算公式、电磁铁及功率放大器集成为电磁力构件,通过电磁力构件反算电磁铁的励磁电流来确定控制器输出信号。该方法可以将电磁力计算与控制器设计分开考虑,在考虑温度、转速、漏磁及涡流对电磁力的影响以及电磁力与励磁电流、气隙非线性关系基础上,通过电磁力构件建立励磁电流与控制信号的关系,控制器设计则不必再考虑电磁力非线性问题的影响。试验表明,采用电磁力构件的方法设计的H￥控制器能够实现高刚度与高转速两项指标,并能够克服电磁力摄动对系统性能的影响。     

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。     

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.     

基于AD9833信号发生器的设计

介绍了基于AD9833的信号发生器的设计方案。由单片机AT89S52完成系统的控制功能;幅度控制采用AD8320可编程增益放大器和D／A转换芯片TLC7528实现：功率放大电路采用高速缓冲器BUF634。最大可输出250mA的电流。实验表明该系统能够产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形,且能实现从1Hz-2MHz的稳定输出,频率稳定度优于10^-4。     

磁轴承功率放大器空间矢量脉宽调制算法的占空比限制策略

传统的磁轴承功率放大器使用一个H桥控制一个线圈,为减少桥臂数量,可通过矢量控制技术共用部分桥臂。研究了一种使用三个桥臂同时控制两个线圈的功率放大器,通过FPGA实现了空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,将绝缘栅双极型晶体管的使用数量减少了25%。针对实际运行过程中可能出现的功率放大器指令信号超出跟踪范围的情况,通过分析三桥臂电路功率放大器的跟踪范围,指出沿用传统的占空比限制策略将导致功率放大器的性能无法被完全利用,使失真增大。本文改进了传统的占空比限制策略,使功率放大器的性能利用率达到了100%,最高可完全消除一路线圈的失真,并在此基础上提出了两种性能不同的占空比限制策略。实验结果表明:指令信号在跟踪范围内时,功放跟踪效果良好;超出跟踪范围后,两限制策略均有效且达到了设计性能。     

比例电磁铁推拉储能式PWM功放电路

针对传统脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)功放电路难以满足大功率高频响比例电磁铁线圈快速充放电要求的问题,提出一种基于推拉储能原理的PWM功放电路。在比例电磁铁功放电路中设置储能模块,当线圈需要快速充电时,储能模块释放能量,补充供电电源电流输出;当线圈需要快速放电时,储能模块充电吸收能量,从而缩短线圈的充放电时间。针对功率79 W、额定电流3.3 A的某比例电磁铁线圈进行仿真分析和实验,研究表明:相比传统的反接卸荷式功放电路,该推拉储能式PWM功放电路充电时间缩短24%,放电时间缩短45%,显著提高了大功率比例电磁铁的响应速度。     

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。     

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。     

基于温度传感器AD590的电热锅炉温度控制器

介绍了一种以AT89S51单片机为核心的温度控制器的设计,在该设计中采用高精度的温度传感器ADS90对电热锅炉的温度进行实时精确测量,用超低温漂移的高精度运算放大器OP07将温度-电压信号进行放大,再送入12位的AD574A进行A＼D转换。从而实现自动检测。实时显示及越限报警。控制部分采用PID算法。实时更新PWM控制输出参数,控制可控硅的通断时间。最终实现对炉温的高精度控制。给出了温度计设计方法及其实现方案并验证可行。