-1檢測到PWM信號Uga的一個 檢測周期的上升沿后，啟動定時器，延時Ts/8后輸出Usel=I,則多路復(fù)選電路允許線圈電流 檢測信號ima經(jīng)過和傳輸?shù)礁咚貯/D轉(zhuǎn)換器2-3,并保持運一狀態(tài)直到Usel的值改變;此外在觸 發(fā)與定時電路2-1檢測到化a檢測周期中的下降沿后，啟動定時器，延時Ts/8后輸出Usel = 1， 則多路復(fù)選電路允許線圈電流檢測信號ima經(jīng)過和傳輸?shù)礁咚貯/D轉(zhuǎn)換器2-3,并保持運一狀 態(tài)直到Use城變。高速A/D轉(zhuǎn)換器2-3對ima的采樣時間段在圖中ia的波形上W加粗黑實線標(biāo) 出。
[0092] 圖5中（C)為PWM移相控制的開關(guān)功率放大器1通道b輸出的線圈電壓信號Ub、線圈 電流ib的波形示意圖，分析方法與圖（b)類似，不同點在于，由于PWM信號Ugb檢測周期初始時 亥Ij(上升沿)的相位相對化a滯后90度(延時Ts/4)，因此高速A/D轉(zhuǎn)換器2-3對線圈電流檢測信 號imb的采樣時間段在時序上表現(xiàn)為相比圖(b)中均延時Ts/4。
[00W]圖5中（d)為PWM移相控制的開關(guān)功率放大器1通道C輸出的線圈電壓信號U。、線圈 電流i。的波形示意圖，分析方法與圖（b)類似，不同點在于，由于PWM信號ug。檢測周期初始時 亥Ij(上升沿）的相位相對Uga滯后360度(延時Ts),因此高速A/D轉(zhuǎn)換器2-3對線圈電流檢測信 號im。的采樣時間段在時序上表現(xiàn)為相比圖(b)中均延時Ts。
[0094] 圖5中（e)為PWM移相控制的開關(guān)功率放大器1通道b輸出的線圈電壓信號Ud、線圈 電流id的波形示意圖，分析方法與圖（b)類似，不同點在于，由于PWM信號Ugd檢測周期初始時 亥Ij(上升沿)的相位相對化a滯后450度(延時5Ts/4)，因此高速A/D轉(zhuǎn)換器2-3對線圈電流檢測 信號imd的采樣時間段在時序上表現(xiàn)為相比圖（b)中均延時5Ts/4 J歷信號Ugd當(dāng)前檢測周期 結(jié)束后，PWM信號化a的下一個檢測周期開始，則重復(fù)上述過程。
[0095] 由上可見，本發(fā)明在保證自傳感電磁軸承性能的前提下，只增加功能簡單的輔助 電路，就實現(xiàn)了用一路高速A/D轉(zhuǎn)換器對四路線圈電流檢測信號中可用于轉(zhuǎn)子位移估計的 有效數(shù)據(jù)的采集，可W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，具有突出顯 著的技術(shù)效果。
【主權(quán)項】
1. 一種基于PWM信號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PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(1)和電磁軸承轉(zhuǎn)子位 移估計及控制電路(2)，PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(1)和開關(guān)功率放大器(3)的驅(qū)動輸 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（1)的反饋輸出端連接到電 磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計及控制電路(2); 移相控制的開關(guān)功率放大器（1)和開關(guān)功率放大器(3)各通道產(chǎn)生PWM信號輸出驅(qū) 動電流到電磁軸承本體(4)控制其運轉(zhuǎn)；電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計及控制電路(2)接收來自 PWM移相控制的開關(guān)功率放大器（1)所有通道的PWM信號及輸出的驅(qū)動電流檢測信號，對轉(zhuǎn) 子位移進(jìn)行自傳感估計，并產(chǎn)生控制信號發(fā)送給PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(1)和開關(guān) 功率放大器(3);開關(guān)功率放大器(3)接收來自電磁軸承轉(zhuǎn)子位移估計及控制電路(2)的控 制信號，每個通道輸出一路線圈電流驅(qū)動電磁軸承本體(4)中的一路線圈負(fù)載;電磁軸承本 體⑷接收來自PWM移相控制的開關(guān)功率放大器⑴和開關(guān)功率放大器⑶的驅(qū)動電流，驅(qū)動 電磁軸承本體(4)中的線圈負(fù)載;所述的PWM移相控制的開關(guān)功率放大器（1)輸出各路通道 的驅(qū)動電流分別連接到電磁軸承本體(4)中每個軸承每個自由度的一個線圈負(fù)載上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于P麗信號移相控制的低成本自傳感電磁軸承，其特征 在于:所述的PWM移相控制的開關(guān)功率放大器（1)控制各通道的PWM信號的相位關(guān)系輸出，所 述開關(guān)功率放大器(3)中各通道的PWM信號的相位關(guān)系不控制。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于P麗信號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（1)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PWM開關(guān)功率放大器。4. 據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PWM信號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)子位移估計及控制電路(2)包括觸發(fā)與定時電路(2-1)，多路復(fù)選電路 (2-2)、高速A/D轉(zhuǎn)換器(2-3)、數(shù)字信號處理器(2-4)和D/A轉(zhuǎn)換器(2-5); 觸發(fā)與定時電路(2-1)的輸入端與所述PWM移相控制的開關(guān)功率放大器（1)的輸出端相 連，觸發(fā)與定時電路(2-1)的輸出端分為兩路分別連接到多路復(fù)選電路(2-2)的一個輸入端 和數(shù)字信號處理器(2-4)的一個輸入端；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（1)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)字信號處理器(2-4)的另一個輸入端連 接，數(shù)字信號處理器(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(1)和開關(guān)功率放大器(3)的輸入 端。5. 據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于PWM信號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)子位移估計及控制電路(2)中， 觸發(fā)與定時電路(2-1)接收來自HVM移相控制的開關(guān)功率放大器（1)所有通道的ΠΜ信 號并分別傳送到多路復(fù)選電路(2-2)和數(shù)字信號處理器(2-4); 多路復(fù)選電路(2-2)接收來自PWM移相控制的開關(guān)功率放大器(1)向軸承發(fā)出的驅(qū)動電 流檢測信號和來自觸發(fā)與定時電路(2-1)的PWM信號經(jīng)復(fù)選處理輸出； 高速A/D轉(zhuǎn)換器(2-3)接收來自多路復(fù)選電路(2-2)的一路線圈電流檢測信號，并對其 進(jìn)行采樣和模擬/數(shù)字變換； 數(shù)字信號處理器(2-4)接收來自高速A/D轉(zhuǎn)換器(2-3)的線圈電流檢測信號，對磁軸承 的轉(zhuǎn)子位移進(jìn)行估計生成控制信號； D/A轉(zhuǎn)換器(2-5)接收數(shù)字信號處理器(2-4)發(fā)送的控制信號進(jìn)行數(shù)字/模擬變換。6. 據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種基于PWM信號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(1)包括移相PWM信號發(fā)生器(1-1)和功放主電 路（1-2);所述移相PWM信號發(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)載對應(yīng)連接。7. 據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種基于PWM信號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)載對應(yīng)連 接。8. 據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種基于PWM信號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（1)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。9. 據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PWM信號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)為主動電磁軸承本體或者電磁-永磁混合軸承本體。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PWM信號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)子位移估計及控制電路。本發(fā)明通過對電流型PWM開關(guān)功率放大器的PWM信號進(jìn)行移相控制，實現(xiàn)了各路線圈電流檢測信號“有效數(shù)據(jù)采集窗口”的合理時序排布，進(jìn)而實現(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。
【IPC分類】F16C32/04
【公開號】CN105650116
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】祝長生, 于潔, 趙皓宇
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月28日