發(fā)布時間：2020-07-15 07:45

【摘要】：磁力軸承利用可控的電磁力將轉子無接觸地穩(wěn)定懸浮,并且剛度與阻尼均可控可調,具有傳統(tǒng)軸承無法比擬的優(yōu)點,被稱為是支承技術的一場革命。 功率放大器是磁力軸承控制系統(tǒng)的重要組成部分,它將控制信號放大或轉換成有足夠能量的功率信號以驅動電磁鐵執(zhí)行器,它的性能優(yōu)劣對控制系統(tǒng)具有重要影響。 磁力軸承的特點決定了它需要高性能、高效率的功率放大器,同時也決定了一般的商品化功放很難滿足使用要求,多數應專門設計,且設計中存在很大的難度和多樣性。 為此,本文對磁力軸承系統(tǒng)的功率放大器進行了研究,主要工作如下: 在對磁力軸承的系統(tǒng)組成進行全面介紹的基礎上,又以單自由度系統(tǒng)為例,詳細分析了磁力軸承系統(tǒng)的數學描述,為功率放大器的分析做準備;從放大電路的四種模型入手,以電流控制的開關功放為主,對磁力軸承功率放大器的基本理論作了透徹分析,并且詳細討論了開關功放的結構組成,給出了按脈沖形成電路的不同而劃分的開關功放的四種類型;對目前應用最廣的PWM開關功放展開了研究,討論了PWM調制器的實現(xiàn)方式,給出了PWM開關功放的一個設計示例,并介紹了幾種基于PWM的新型開關功放;介紹了兩款各有特色的仿真軟件MATLAB\Simulink與MultiSIM,分別運用這兩款軟件對三電平PWM開關功放和三電平電流模式開關功放進行了仿真設計,并對結果進行了分析。 在總結全文的基礎上,對磁力軸承功率放大器的研究進行了展望。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TH133.3
【圖文】：

武漢理_L大學碩士學位論文由文獻可知，圖2一5所示的簡化模型中定子與轉子間總的吸引力為:F=那onZA124xZ(2一1)那onZA4則有F:2=介三一”，，2人(2一2):聲。為空氣磁導率;n為線圈繞組的匝數;A為定子與轉子鐵芯間氣隙k中令其的橫截面積;i為線圈電流;x為工作氣隙。圖2一5磁力軸承計算模型當磁力軸承結構參數一定時，k為常數。因此，吸引力的大小與線圈電流的平方成正比，與氣隙長度的平方成反比。2.2.1差動磁力軸承的力學模型前面己經提到，若要轉子穩(wěn)定懸浮，則磁力軸承必須對轉子除軸向轉動外的其余五個自由度施加控制。故實用的磁力軸承系統(tǒng)一般都是含有兩個徑向軸承和一個軸向軸承的五自由度系統(tǒng)。軸向軸承控制軸向的一個移動自由度，而兩個徑向軸承則分別控制兩個相互正交的徑向移動自由度。軸向和徑向移動自由度之間是相互獨立的，但四個徑向自由度之間是禍合的。在解禍控制的情況下

武漢理工大學碩士學位論文圖2一6單自由度差動磁力軸承系統(tǒng)的結構圖2一6所示即為一個單自由度磁力軸承系統(tǒng)，其中轉子的位置可由位移傳感器及其變換電路、調節(jié)電路和功放電路組成的控制系統(tǒng)精密地控制。該系統(tǒng)由兩個作用力方向相反的電磁鐵組成差動激磁方式進行工作，這種布局使得系統(tǒng)既能產生正向力，又能產生反向力。當轉子偏離參考位置，由傳感器測出此時轉子偏離參考位置的位移，位置控制器將這一位移信號變成控制電流，通過功率放大器的作用，一個磁鐵的電流為偏置電流與控制電流之和，另一個為偏置電流與控制電流之差，從而分別改變兩個電磁鐵產生的吸力大小，使轉子能穩(wěn)定懸浮在給定位置。對于圖2一6所示的單自由度差動磁力軸承系統(tǒng)

源獲得輸出電流，最高可達80V。SA60可為負載提供10A的連續(xù)電流，峰一值電流可達15A。在V=sSOv，I=L10A的情況下，效率為91%。圖4一14為SA60PWM功放模塊的外觀圖，圖4一巧為SA60的內部結構框圖。由圖可知，SA60為典型的單芯片結構，內部主要由三個單元電路組成:PWM振蕩器一產生占空比可調的驅動脈沖;隔離驅動一把驅動脈沖由一路變成兩路來驅動全橋的四個MOSEFT;功放的主電路一它由四個MOSFET構成全橋電路結構。圖4一14SA60的外觀圖圖4一15SA60的內部結構框圖采用表面安裝技術的美國AMC公司生產的25A系列PWM伺服放大器，主要用于以高開關頻率驅動電刷型直流電動機，由一個專門的紅/綠LED來指示當

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