一種基于pwm信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于PWM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承。PWM移相控制的開關(guān)功率放大器兩路輸出端分別連接到PWM移相控制的開關(guān)功率放大器和開關(guān)功率放大器的，PWM移相控制的開關(guān)功率放大器和開關(guān)功率放大器的驅(qū)動(dòng)輸出端連接到電磁軸承本體，PWM移相控制的開關(guān)功率放大器的反饋輸出端連接到電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路。本實(shí)用新型通過對(duì)電流型PWM開關(guān)功率放大器的PWM信號(hào)進(jìn)行移相控制，實(shí)現(xiàn)了各路線圈電流檢測(cè)信號(hào)“有效數(shù)據(jù)采集窗口”的合理時(shí)序排布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的多路復(fù)用，可顯著降低系統(tǒng)硬件的冗余，降低系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。
【專利說明】
一種基于PWM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自傳感電磁軸承，適用于機(jī)電系統(tǒng)中需要使用電磁軸承但希望大幅降低成本或避免外置位移傳感器安裝以節(jié)省空間的場(chǎng)合。
【背景技術(shù)】
[0002]主動(dòng)電磁軸承具有無摩擦、無需潤(rùn)滑、無污染、轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn)，近年來在航空航天、飛輪儲(chǔ)能、渦輪透平機(jī)械、高速機(jī)床等領(lǐng)域發(fā)展很快。在有傳感器主動(dòng)電磁軸承系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制，必須在轉(zhuǎn)子的各個(gè)自由度分別裝配獨(dú)立的位移傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。位移傳感器的昂貴價(jià)格使得系統(tǒng)的成本難以降低，也增加了裝配、維護(hù)的成本。此外，安裝位移傳感器所需的空間要求制約了電磁軸承尺寸的優(yōu)化，傳感器和執(zhí)行器的位置不同也使得控制更為復(fù)雜。
[0003]自傳感電磁軸承是近年來為解決上述問題而提出的新型電磁軸承。通過利用電磁軸承的電磁線圈的電感大小隨轉(zhuǎn)子位置改變而變化的特性，可以使得電磁線圈在產(chǎn)生電磁力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位移估計(jì)的功能，從而避免獨(dú)立位置傳感器的使用，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)電磁軸承的自傳感運(yùn)行。電磁軸承普遍使用開關(guān)功率放大器驅(qū)動(dòng)其電磁線圈，此時(shí)線圈電流中將包含由于功率器件通斷產(chǎn)生的高頻電流紋波，利用電流紋波變化率與線圈電感的相關(guān)性，可以通過測(cè)量電流紋波的斜率變化進(jìn)行轉(zhuǎn)子位移的估計(jì)，實(shí)現(xiàn)自傳感電磁軸承，稱為“直接電流測(cè)量法”。這種方法的動(dòng)態(tài)特性好，但是需要多路高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)各線圈電流進(jìn)行采樣，且受渦流效應(yīng)的影響(在開關(guān)功率放大器中開關(guān)器件的通斷時(shí)刻附近，線圈電流中開關(guān)紋波的變化率主要受渦流的影響，與線圈電感的相關(guān)性降低，難以用于轉(zhuǎn)子位移估計(jì))，各路模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的數(shù)據(jù)只有部分可用于轉(zhuǎn)子位移估計(jì)，實(shí)際造成了系統(tǒng)硬件資源的大量冗余，導(dǎo)致了系統(tǒng)成本和復(fù)雜度升高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于HVM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承，以克服現(xiàn)有技術(shù)的部分缺陷。
[0005]本實(shí)用新型的實(shí)用新型構(gòu)思是:針對(duì)使用“直接電流測(cè)量法”實(shí)現(xiàn)的自傳感電磁軸承中硬件資源的冗余問題，通過對(duì)開關(guān)功率放大器PWM信號(hào)的移相控制，避免采集渦流效應(yīng)導(dǎo)致的線圈電流開關(guān)紋波中的無效數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行各路線圈電流檢測(cè)信號(hào)“有效數(shù)據(jù)采集窗口”的合理時(shí)序排布，實(shí)現(xiàn)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的多路復(fù)用，進(jìn)而顯著減少系統(tǒng)硬件的冗余，降低系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0007]本實(shí)用新型包括開關(guān)功率放大器、電磁軸承本體、PWM移相控制的開關(guān)功率放大器和電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路，PWM移相控制的開關(guān)功率放大器和開關(guān)功率放大器的驅(qū)動(dòng)輸出端連接到電磁軸承本體，PWM移相控制的開關(guān)功率放大器的反饋輸出端連接到電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路。
[0008]所述的PWM移相控制的開關(guān)功率放大器輸出各路通道的驅(qū)動(dòng)電流分別連接到電磁軸承本體中每個(gè)軸承每個(gè)自由度的一個(gè)線圈負(fù)載上。
[0009]所述的PffM移相控制的開關(guān)功率放大器控制各通道的PWM信號(hào)的相位關(guān)系輸出，所述開關(guān)功率放大器中各通道的PffM信號(hào)的相位關(guān)系不控制。
[0010]所述的HVM移相控制的開關(guān)功率放大器為多通道兩電平電流型HVM開關(guān)功率放大器，所述的開關(guān)功率放大器為多通道兩電平電流型PWM開關(guān)功率放大器。
[0011]所述電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路包括觸發(fā)與定時(shí)電路，多路復(fù)選電路、高速A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器和D/A轉(zhuǎn)換器;觸發(fā)與定時(shí)電路的輸入端與所述PffM移相控制的開關(guān)功率放大器的移相PWM信號(hào)發(fā)生器的輸出端相連，觸發(fā)與定時(shí)電路的輸出端分為兩路分別連接到多路復(fù)選電路的一個(gè)輸入端和數(shù)字信號(hào)處理器的一個(gè)輸入端;多路復(fù)選電路的另一輸入端與所述PWM移相控制的開關(guān)功率放大器的功放主電路的一組輸出端相連，多路復(fù)選電路的輸出端與高速A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連;高速A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號(hào)處理器的另一個(gè)輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端連接到D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端，D/A轉(zhuǎn)換器的兩路輸出端分別連接到所述PWM移相控制的開關(guān)功率放大器的移相PWM信號(hào)發(fā)生器和開關(guān)功率放大器的輸入端。
[0012]所述HVM移相控制的開關(guān)功率放大器包括移相HVM信號(hào)發(fā)生器、功放主電路;所述移相PWM信號(hào)發(fā)生器的一組輸入端與所述電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路的D/A轉(zhuǎn)換器的一組輸出端連接，另一組輸入端與功放主電路的一組輸出端連接，移相PWM信號(hào)發(fā)生器的輸出端分別連接到功放主電路的輸入端和所述電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路的觸發(fā)與定時(shí)電路的一組輸入端;功放主電路的另一組輸出端與所述電磁軸承本體中的線圈負(fù)載對(duì)應(yīng)連接。
[0013]所述開關(guān)功率放大器的輸入端與所述電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路的D/A轉(zhuǎn)換器的一組輸出端相連，開關(guān)功率放大器的輸出端與電磁軸承本體中的線圈負(fù)載對(duì)應(yīng)連接。
[0014]所述電磁軸承本體的一組輸入端與PWM移相控制的開關(guān)功率放大器的輸出端相連，另一組輸入端與開關(guān)功率放大器的相連。
[0015]所述的電磁軸承本體為主動(dòng)電磁軸承本體或者電磁-永磁混合軸承本體。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0017]本實(shí)用新型與傳統(tǒng)使用“直接電流檢測(cè)法”方案的自傳感電磁軸承相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:通過對(duì)開關(guān)功率放大器中P麗信號(hào)的移相控制，實(shí)現(xiàn)各路線圈電流檢測(cè)信號(hào)“有效數(shù)據(jù)采集窗口”的合理時(shí)序排布，使得對(duì)4路線圈電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的硬件需求從四路高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器減少為一路。大幅提高了系統(tǒng)硬件的使用效率，降低了成本和復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型軸承本體的電路原理框圖；
[0019]圖2為電磁軸承本體中第一磁軸承、第二磁軸承與相對(duì)轉(zhuǎn)子的空間位置示意圖；
[0020]圖3為第一磁軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖4為第二磁軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中:Pmi移相控制的開關(guān)功率放大器1、電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2、開關(guān)功率放大器3、電磁軸承本體4、轉(zhuǎn)子5、第一磁軸承6、第二磁軸承7、磁極鐵心8、線圈負(fù)載9。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0024]本實(shí)用新型基于HVM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承主要包括HVM移相控制的開關(guān)功率放大器1、電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2、開關(guān)功率放大器3和電磁軸承本體4。其中PffM移相控制的開關(guān)功率放大器I主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，一是接收來自電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2的控制信號(hào)，并將控制信號(hào)放大為可以驅(qū)動(dòng)電磁軸承本體4中線圈負(fù)載的功率信號(hào)，二是通過控制PffM信號(hào)的相位來控制線圈電流中開關(guān)電流紋波的相位，使其符合電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2數(shù)據(jù)采集的時(shí)序要求。
[0025]電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，一是通過一路高速A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)四路線圈電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過“直接電流檢測(cè)法”得到4路轉(zhuǎn)子位移估計(jì)信號(hào)，二是根據(jù)4路轉(zhuǎn)子位移估計(jì)信號(hào)通過磁軸承反饋控制得到8路控制信號(hào)，并控制信號(hào)輸出給PWM移相控制的開關(guān)功率放大器I和開關(guān)功率放大器3。開關(guān)功率放大器3實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能，即接收來自電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2的控制信號(hào)，并將控制信號(hào)放大為可以驅(qū)動(dòng)電磁軸承本體4中線圈負(fù)載的功率信號(hào)。電磁軸承本體4實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能，將來自PWM移相控制的開關(guān)功率放大器I和開關(guān)功率放大器3輸出的線圈電流通入對(duì)應(yīng)線圈，產(chǎn)生在4個(gè)自由度上對(duì)轉(zhuǎn)子的電磁力，調(diào)整轉(zhuǎn)子的姿態(tài)。
[0026]在本實(shí)用新型中，pmi信號(hào)是指脈沖寬度可調(diào)制的定頻率方波信號(hào)，Pmi信號(hào)具有高電平、低電平兩個(gè)狀態(tài)，高電平持續(xù)時(shí)間和低電平持續(xù)時(shí)間的和為開關(guān)周期Ts。
[0027]在本實(shí)用新型中，“直接電流檢測(cè)法”是一種基于最小二乘法的對(duì)線圈電流中開關(guān)紋波的變化率進(jìn)行估計(jì)，并根據(jù)以此輸入為線圈電流的采樣信號(hào)，輸出為電磁軸承本體4中轉(zhuǎn)子的位移估計(jì)信號(hào)。
[0028]在本實(shí)用新型中，高速A/D轉(zhuǎn)換器的“高速”是指A/D轉(zhuǎn)換器的采樣率應(yīng)大于100倍的PWM移相控制的開關(guān)功率放大器I中功率器件的開關(guān)頻率，如開關(guān)頻率為20kHz，則A/D轉(zhuǎn)換器的采樣率應(yīng)大于20MHz。
[0029]在本實(shí)用新型中，實(shí)現(xiàn)電磁軸承本體4中轉(zhuǎn)子在一個(gè)自由度(方向)上的位移控制需要兩路線圈電流及一路轉(zhuǎn)子位移估計(jì)信號(hào)。本實(shí)用新型中以電磁軸承本體4為四自由度徑向電磁軸承為例，應(yīng)有PWM移相控制的開關(guān)功率放大器I和開關(guān)功率放大器3均為四通道配置。
[0030]以下結(jié)合附圖，以具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0031]在圖1所示的實(shí)施例中，本實(shí)用新型基于PffM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承包括PffM移相控制的開關(guān)功率放大器1、電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2、開關(guān)功率放大器3和電磁軸承本體4。電磁軸承本體4包括轉(zhuǎn)子5以及同軸套在轉(zhuǎn)子5上的第一磁軸承6和第二磁軸承7，第一磁軸承6外周圍有兩個(gè)自由度的兩組磁極鐵心8，每組磁極鐵心8對(duì)稱安裝，磁極鐵心8上繞有線圈負(fù)載9，線圈負(fù)載9連接到功放的輸出端。
[0032]P麗移相控制的開關(guān)功率放大器I包括移相P麗信號(hào)發(fā)生器1-1和功放主電路1-2。其中PffM信號(hào)發(fā)生器1-1接收來自電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2的四路控制信號(hào)uca、ucb、ucc；和Ucd和來自功放主電路1-2中電流傳感器輸出的線圈電流檢測(cè)信號(hào)ima?imd，并發(fā)送四路周期同為Ts的PffM信號(hào)uga、ugb、ug。和Ugd到功放主電路1-2和電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2。
[0033]本發(fā)明的功放主電路1-2包含四個(gè)相互獨(dú)立的功率電路拓?fù)?如半橋、H橋拓?fù)涞?，分別通過P麗信號(hào)uga、ugb、ugc和Ugd控制，并對(duì)應(yīng)輸出線圈電流ia、ib、ic和id到電磁軸承本體4中的相應(yīng)線圈。此外，功率主電路1-2中包含的電流傳感器檢測(cè)線圈電流ia、ib、ic和id的大小，生成線圈電流檢測(cè)信號(hào)。和imd并發(fā)送給移相PffM信號(hào)發(fā)生器和電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2。
[0034]電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路2包括觸發(fā)與定時(shí)電路2-1、多路復(fù)選電路2-2、高速A/D轉(zhuǎn)換器2-3、數(shù)字信號(hào)處理器2-4、D/A轉(zhuǎn)換器2-5。
[0035]其中觸發(fā)與定時(shí)電路2-1接收來自PWM移相控制的開關(guān)功率放大器I的四路PWM信號(hào)uga?ugd，檢測(cè)各路PWM信號(hào)中檢測(cè)周期開始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的上升沿，配合定時(shí)電路產(chǎn)生選通信號(hào)usel = l、2、3或4，例如當(dāng)觸發(fā)與定時(shí)電路2-1檢測(cè)到PffM信號(hào)Uga的檢測(cè)周期上升沿后，延時(shí)Ts/8后產(chǎn)生選通信號(hào)Use1= I。選通信號(hào)Use1同時(shí)發(fā)送至多路復(fù)選電路2-2和數(shù)字信號(hào)處理器 2-4。
[0036]多路復(fù)選電路2-2接收選通信號(hào)Usel，允許從另一組輸入端接收的4路線圈電流檢測(cè)信號(hào)中的一路傳輸?shù)礁咚貯/D轉(zhuǎn)換器2-3的輸入端，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系為:當(dāng)Use3I = I時(shí)，線圈電流檢測(cè)信號(hào)所在通道被選通，ima傳輸?shù)礁咚貯/D轉(zhuǎn)換器2-3的輸入端；當(dāng)Use3I =2時(shí)，線圈電流檢測(cè)信號(hào)imb所在通道被選通，imb傳輸?shù)礁咚貯/D轉(zhuǎn)換器2-3的輸入端；當(dāng)IW=3時(shí)，線圈電流檢測(cè)信號(hào)im。所在通道被選通，im。傳輸?shù)礁咚貯/D轉(zhuǎn)換器2-3的輸入端；當(dāng)Use3I = 4時(shí)，線圈電流檢測(cè)信號(hào)imd所在通道被選通，imd傳輸?shù)礁咚貯/D轉(zhuǎn)換器2-3的輸入端。
[0037]高速A/D轉(zhuǎn)換器2-3接收多路復(fù)選電路2-2輸出的線圈電流檢測(cè)信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行高速采樣并做A/D轉(zhuǎn)換，得到的線圈電流數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器2-4。
[0038]數(shù)字信號(hào)處理器2-4接收來自高速A/D轉(zhuǎn)換器2-3的線圈電流數(shù)字信號(hào)和來自觸發(fā)與定時(shí)電路2-1的選通信號(hào)uS(3l，利用Use3l的值判斷當(dāng)前接收的線圈電流數(shù)字信號(hào)編號(hào)，并通過“直接電流測(cè)量法”求得四個(gè)自由度上的轉(zhuǎn)子位移估計(jì)信號(hào)，進(jìn)而可以通過離散PID控制等常用有傳感器主動(dòng)電磁軸承控制產(chǎn)生八路控制信號(hào)UmcUUce'UcfSUcg和Uch0
[0039]對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器2-4生成的八路控制信號(hào)1^、1^、11。。、11。<1、11?3、1^、1^和11出，其中控制信號(hào)ι^?ιω通過D/A轉(zhuǎn)換器2-5進(jìn)行數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給PWM移相控制的開關(guān)功率放大器I，分別用于控制線圈電流ia?id的大小?？刂菩盘?hào)uce?Uch通過D/A轉(zhuǎn)換器2-5進(jìn)行數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給開關(guān)功率放大器3，分別用于控制線圈電流ig?ih的大小。
[0040]電磁軸承本體4包括四自由度徑向電磁軸承定子、轉(zhuǎn)子和基座等，其中定子包含定子鐵心和八個(gè)線圈負(fù)載:線圈負(fù)載a、線圈負(fù)載b、線圈負(fù)載C、線圈負(fù)載d、線圈負(fù)載e、線圈負(fù)載f、線圈負(fù)載g和線圈負(fù)載h。電磁軸承本體4接收來自PWM移相控制的開關(guān)功率放大器I輸出的線圈電流ia?id，并將線圈電流分別通入線圈負(fù)載a?線圈負(fù)載d。電磁軸承本體4接收來自開關(guān)功率放大器3輸出的線圈電流h?ih，并將線圈電流分別通入線圈負(fù)載e?線圈負(fù)載ho
[0041]如圖2所示，為第一磁軸承6和第二磁軸承7在轉(zhuǎn)子5軸向上的空間位置關(guān)系，第一磁軸承6和第二磁軸承7分別位于轉(zhuǎn)子的軸向兩端，提供對(duì)轉(zhuǎn)子5在四個(gè)自由度上的控制。[0042 ] 如圖3所示，為第一磁軸承6的結(jié)構(gòu)示意圖。第一磁軸承6由磁極AY+、磁極AY-、磁極AX+和磁極AX-組成，且各磁極均由磁極鐵心8和線圈負(fù)載9構(gòu)成。圖3中轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo)軸yA和xA分別表示垂直和水平方向的兩個(gè)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)自由度，坐標(biāo)軸中心轉(zhuǎn)子質(zhì)心重合。在坐標(biāo)軸yA上，磁極AY+位于yA>0—側(cè)且其中軸線位yA軸對(duì)齊，磁極AY-位于yA〈0—側(cè)且其中軸線與yA軸對(duì)齊。在坐標(biāo)軸xA上，磁極Ax+位于χΑ>0—側(cè)且中軸線與xA軸對(duì)齊，磁極AX-位于χΑ〈0—側(cè)且其中軸線位與xA軸對(duì)齊。磁極AY+、磁極AY-、磁極AX+和磁極AX-中的線圈負(fù)載分別對(duì)應(yīng)圖1中電磁軸承本體中的線圈負(fù)載a、線圈負(fù)載e、線圈負(fù)載f、線圈負(fù)載b。
[0043]如圖4所示，第二磁軸承7由磁極BY+、磁極BY-、磁極BX+和磁極BX-組成，且均由磁極鐵心8和線圈負(fù)載9構(gòu)成。圖4中轉(zhuǎn)子5上的坐標(biāo)軸yB和xB分別表不垂直和水平方向的兩個(gè)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)自由度，坐標(biāo)軸中心與轉(zhuǎn)子質(zhì)心重合。在坐標(biāo)軸yB上，磁極BY+位于yB>0—側(cè)且其中軸線位與yB軸對(duì)齊，磁極BY-位于yB〈0—側(cè)且其中軸線位與yB軸對(duì)齊。在坐標(biāo)軸xB上，磁極Bx+位于χΒ>0—側(cè)且中軸線與xB軸對(duì)齊，磁極BX-位于χΒ〈0—側(cè)且其中軸線位與xB軸對(duì)齊。磁極BY+、磁極BY-、磁極BX+和磁極BX-中的線圈負(fù)載分別對(duì)應(yīng)圖1中電磁軸承本體4中的線圈負(fù)載C、線圈負(fù)載g、線圈負(fù)載h、線圈負(fù)載d。
[0044]由上可見，本實(shí)用新型在保證自傳感電磁軸承性能的前提下，只增加功能簡(jiǎn)單的輔助電路，就實(shí)現(xiàn)了用一路高速A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)四路線圈電流檢測(cè)信號(hào)中可用于轉(zhuǎn)子位移估計(jì)的有效數(shù)據(jù)的采集，可以有效降低系統(tǒng)成本和減少數(shù)字處理器硬件資源的占用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于PWM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承，包括開關(guān)功率放大器(3)和電磁軸承本體(4)，其特征在于:還包括PffM移相控制的開關(guān)功率放大器(I)和電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路(2)，PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(I)和開關(guān)功率放大器(3)的驅(qū)動(dòng)輸出端連接到電磁軸承本體(4)，P麗移相控制的開關(guān)功率放大器(I)的反饋輸出端連接到電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路(2) ;PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(I)輸出各路通道的驅(qū)動(dòng)電流分別連接到電磁軸承本體(4)中每個(gè)軸承每個(gè)自由度的一個(gè)線圈負(fù)載上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于P麗信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承，其特征在于:所述的P麗移相控制的開關(guān)功率放大器(I)為多通道兩電平電流型P麗開關(guān)功率放大器，所述的開關(guān)功率放大器(3)為多通道兩電平電流型PffM開關(guān)功率放大器。3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PWM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承，其特征在于:所述電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路(2)包括觸發(fā)與定時(shí)電路(2-1)、多路復(fù)選電路(2-2)、高速A/D轉(zhuǎn)換器(2-3)、數(shù)字信號(hào)處理器(2-4)和D/A轉(zhuǎn)換器(2-5); 觸發(fā)與定時(shí)電路(2-1)的輸入端與所述PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(I)的輸出端相連，觸發(fā)與定時(shí)電路(2-1)的輸出端分為兩路分別連接到多路復(fù)選電路(2-2)的一個(gè)輸入端和數(shù)字信號(hào)處理器(2-4)的一個(gè)輸入端；多路復(fù)選電路(2-2)的另一輸入端與所述PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(I)的一組輸出端相連，多路復(fù)選電路(2-2)的輸出端與高速A/D轉(zhuǎn)換器(2-3)的輸入端相連;高速A/D轉(zhuǎn)換器(2-3)與數(shù)字信號(hào)處理器(2-4)的另一個(gè)輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理器(2-4)的輸出端連接到D/A轉(zhuǎn)換器(2-5)的輸入端，D/A轉(zhuǎn)換器(2-5)的兩路輸出端分別連接到所述PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(I)和開關(guān)功率放大器(3)的輸入端。4.據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種基于PWM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承，其特征在于:所述PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(I)包括移相PWM信號(hào)發(fā)生器(1-1)和功放主電路(1-2);所述移相PWM信號(hào)發(fā)生器(1-1)的一組輸入端與所述電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路(2)的一組輸出端連接，另一組輸入端與功放主電路(1-2)的一組輸出端連接，移相PWM信號(hào)發(fā)生器(1-1)的輸出端分別連接到功放主電路(1-2)的輸入端和所述電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路(2)的一組輸入端;功放主電路(1-2)的另一組輸出端與所述電磁軸承本體(4)中的線圈負(fù)載對(duì)應(yīng)連接。5.據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種基于PWM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承，其特征在于:所述開關(guān)功率放大器(3)的輸入端與所述電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計(jì)及控制電路(2)的一組輸出端相連，開關(guān)功率放大器(3)的輸出端與電磁軸承本體(4)中的線圈負(fù)載對(duì)應(yīng)連接。6.據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種基于PWM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承，其特征在于:所述電磁軸承本體(4)的一組輸入端與PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(I)的輸出端相連，另一組輸入端與開關(guān)功率放大器(3)的相連。7.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PWM信號(hào)移相控制的低成本自傳感電磁軸承，其特征在于:所述的電磁軸承本體(4)為主動(dòng)電磁軸承本體或者電磁-永磁混合軸承本體。
【文檔編號(hào)】F16C32/04GK205446399SQ201620250891
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】祝長(zhǎng)生, 于潔, 趙皓宇
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)