[发明专利]磁悬浮轴承控制功放一体化系统

权利要求书

1.一种磁悬浮轴承控制功放一体化系统，该系统包括：

模数转换电路(3)，将来自磁轴承的线圈电流反馈信号(31)和转子位移反馈信号(32)转换成数字信号，所述数字信号包括线圈电流反馈数字信号和转子位移反馈数字信号；

FPGA控制电路(1)，即由FPGA芯片(U1)组成的核心处理器，该FPGA控制电路(1)接收经该模数转换电路(3)转换后的数字信号，并对所述数字信号依次进行悬浮PID控制算法、电流PD校正算法和三电平脉冲宽度调制算法的运算处理，以获得和输出开关信号；以及

全桥电路及其隔离驱动部分(2)，将FPGA控制电路(1)输出的开关信号进行隔离驱动和放大处理，以获得控制信号来控制电磁线圈的电流大小。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承控制功放一体化系统，其中该FPGA控制电路(1)包括：

悬浮PID控制算法模块(11)，对所述转子位移反馈数字信号进行悬浮PID控制算法运算，以获得运算后信号；

电流反馈增益模块(14)，接收所述线圈电流反馈数字信号并对其进行增益放大，以获得放大后信号；以及

其中对所述运算后信号和所述放大后信号进行加和运算，以获得加和信号；

电流PD校正算法模块(12)，对所述加和信号进行电流PD校正并输出校正后信号；以及

三电平脉冲宽度调制算法模块(13)，对所述校正后信号进行三电平脉冲宽度调制算法运算并输出经调制后的所述开关信号。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承控制功放一体化系统，其中

所述模数转换电路(3)由三个四通道并行AD7863芯片(U2～U4)实现，其并行输出14位精度的线圈电流反馈数字信号和转子位移反馈数字信号，且每个AD7863芯片还需要4位控制信号。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承控制功放一体化系统，其中

该FPGA芯片(U1)具有用于接收线圈电流反馈数字信号和转子位移反馈数字信号的42位输入端口，且具有用于输出所述开关信号的12位输出端口。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承控制功放一体化系统，其中

所述全桥电路及其隔离驱动部分(2)包括：

光电隔离驱动电路(21)，其接收由该FPGA控制电路(1)输出的所述经调制后的开关信号，并对其进行光电隔离处理，以获得和输出驱动信号；以及

全桥换能电路(22)，其接收由该光电隔离驱动电路(21)输出的所述驱动信号，以驱动该全桥换能电路(22)输出电磁线圈控制电流。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮轴承控制功放一体化系统，其中

所述光电隔离驱动电路(21)由四个光电隔离TLP250芯片(U5～U8)实现，每个TLP250芯片的输入端与该FPGA芯片(U1)对应的输出端相连，每个TLP250芯片输出的驱动信号(DrQ1、DrQ2、DrQ3、DrQ4)分别用来驱动该全桥换能电路(22)。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承控制功放一体化系统，其中

所述全桥换能电路(22)由四个MOSFET管(Q1、Q2、Q3、Q4)组成，其上桥臂的MOSFET管(Q1、Q2)采用P型MOSFET，下桥臂的MOSFET管(Q3、Q4)采用N型MOSFET；以及

每个TLP250芯片输出的驱动信号(DrQ1、DrQ2、DrQ3、DrQ4)被分别输送到所述MOSFET管(Q1、Q2、Q3、Q4)的栅极上。