[实用新型]磁悬浮储能飞轮的磁轴承控制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磁悬浮储能飞轮的磁轴承控制电路。

背景技术

磁悬浮储能飞轮是一种新一代的物理储能装置，具有大功率、高储能密度，绿色环保，并具有很强的抗干扰性和快速响应等优点，在国际上已逐步得到应用，并且必将成为我国新一代大规模储能装置的首选储能方式。目前磁悬浮储能飞轮系统的磁轴承控制主要依赖于位置传感器采集到的转子位置信号。由于需要同时对五个轴向进行控制，所以需要五路传感器信号。五路信号进入磁轴承控制板时，会将干扰信号带入控制系统。同时在飞轮升速过程中，磁轴承线圈电流脉动导致飞轮系统振动，传感器将振动的信息代入控制系统可能会产生共振而进一步放大噪声。通用的处理方法为：在传感器调理电路上，加入一个3kHz的二级滤波电路来确保控制稳定和减小噪声。但是这种方案的缺点就是噪声依然较大，对控制的稳定性也有一定的影响。

实用新型内容

基于以上不足之处，本实用新型涉及一种磁悬浮储能飞轮的磁轴承控制电路及其控制方法，用于对磁悬浮储能飞轮磁轴承系统进行控制时减小噪声污染，适用于各类磁悬浮储能飞轮磁轴承控制场合。

本实用新型的技术解决方法是：一种磁悬浮储能飞轮的磁轴承控制电路，包括五路位移传感器接口、五路电流传感器接口、信号调理电路、二级滤波电路、DSP控制单元和功放驱动电路，五路转子位移传感器通过五路位移传感器接口与信号调理电路连接，五路电流传感器通过五路电流传感器接口与信号调理电路连接，信号调理电路与二级滤波电路连接，二级滤波电路与DSP控制单元的A/D接口连接，DSP控制单元与功放驱动电路连接；在每路位移传感器接口和信号调理电路之间，每路位移传感器接口通过电阻与大地连接；同时在二级滤波电路与DSP控制单元的A/D接口之间，每路连接信号通过电阻与大地连接；DSP控制单元形成PWM波调制信号，输入功放驱动电路控制磁悬浮储能飞轮的转子悬浮。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：本专利通过硬件处理和软件处理两个方面来解决磁悬浮储能飞轮运行过程中噪声较大的问题，与现有磁悬浮储能飞轮磁轴承控制方法相比具有以下特点：

(1)与现有的磁悬浮储能飞轮磁轴承控制系统相比，在位置传感器接口与信号调理电路之间，对五路位置传感器信号接地处理，不仅有效地将位移传感器的干扰信号衰减，而且使控制更稳定。

(2)较现有的磁悬浮储能飞轮磁轴承控制系统相比，在DSP内，五路位置传感器信号经PID计算后的结果每路再进行一种数字低通滤波，使产生噪声的高频干扰信号大幅度衰减。这种干扰的消除，使悬浮控制更稳定。

附图说明

图1为本电路的硬件结构组成框图；

图2为本专利的控制方法原理框图；

图3为PWM控制信号形成原理图。

具体实施方式

如图1所示，本电路硬件结构包括五路电流传感器接口1、五路位移传感器接口2、信号调理电路3、二级滤波电路4、A/D接口5、DSP控制单元6、和功放驱动电路7，其中DSP控制单元6采用TMS320F28335芯片8或TMS320F28346芯片8。5路转子位移传感器信号：四个径向通道AX、AY、BX、BY。一个轴向通道Z以及电流传感器信号经过接口输入信号调理电路3，经放大，电平偏移后与A/D输入范围相匹配(0V～3.3V)，然后经过二级低通滤波电路(截止频率可以根据所采取的采样频率而进行调节)后送入DSP控制单元6自带的A/D接口5。为了消除位置传感器测量带来的噪声干扰，在位置传感器接口2和信号调理电路3之间，五路位置传感器信号每一路都通过1K的电阻，旁路到电路板的地节点上。同时在二级滤波电路4与A/D接口5之间，五路连接信号通路的每一路都通过1kΩ的电阻，旁路到电路板的地节点上，从而实现有效消除位置传感器的信号干扰。

如图2所示，为本专利的磁轴承控制原理框图。位置传感器测得的转子位移信号经图1所示的电路处理后，通过DSP控制单元的A/D接口进入DSP，在DSP控制单元对五路转子位移传感器信号经PID运算，然后再进行一次二级数字低通滤波，最后经过交叉运算后，与五路电流传感器信号比例运算后求和，形成PWM波调制信号，输入功放驱动电路控制磁悬浮储能飞轮的转子悬浮。