[发明专利]一种磁轴承用位移传感器位移信号调理方法

权利要求书

1.一种磁轴承用位移传感器位移信号调理方法，其特征在于：通过如下步骤实现：

(1)在磁轴承控制系统开环状态下，通过控制器采用PWM调宽，控制功率放大器分别给转子A、B两端X轴方向磁轴承线圈AX、BX施加正弦电流，给转子A、B两端Y方向磁轴承线圈AY、BY施加余弦电流，如下式所示：

I_AX＝I_msinωt

I_AY＝I_mcosωt

I_BX＝I_msinωt

I_BY＝I_mcosωt

其中，t为时间；I_AX为控制功放给AX轴承线圈施加正弦激励电流，I_AY为控制功放给AY轴承线圈施加余弦激励电流，I_BX为控制功放给BX轴承线圈施加正弦激励电流，I_BY为控制功放给BY轴承线圈施加余弦激励电流，I_m为激励电流的幅值，ω为控制功放给轴承线圈施加电流的频率，I_AX、I_AY、I_BX、I_BY的大小和频率都可调；按照同一比例系数改变各脉冲的宽度，能够调节正余弦电流的幅值I_m；正余弦电流的频率ω由磁轴承控制系统程序给定，A、B两端磁轴承需要同步驱动，否则位移传感器将检测不到最大位移边界；

(2)在X、Y方向激励电流共同驱动下，电机转子沿机械保护轴承内圆周无间隙滑行，所得开环状态下位移传感器的输出波形为连续周期信号，确定位移传感器输出信号U_S在一个周期内的最大值V_max和最小值V_min之差的值为峰峰值U_pp，如下式所示：

U_pp＝V_max-V_min；

(3)将位移传感器输出U_S接入电压跟随器，电压跟随器的输出U_f接入反相求和放大器输入端，再通过偏置电路加入偏置电压U_b，接入反相求和放大器的输入端，将位移传感器输出信号调理到0～3V范围内，反相求和放大器输出U_d接入低通滤波电路抑制高频干扰信号，最后输出调理后的信号U_out，如下式所示：

U_b＝k_rU_r

U_out＝k_fU_s+k_bU_b

U_opp＝k_fU_pp

其中，U_opp为调理后输出信号的峰峰值，U_r为根据调理要求选择的参考电压，k_r为偏置电压比例系数，k_f、k_b为反相求和放大器的比例系数，k_r、k_f、k_b的值可通过调节电阻改变。

2.根据权利要求1所述的一种磁轴承用位移传感器位移信号调理方法，其特征在于：所述步骤(3)中的U_r为参考电压，通过比例放大后作为偏置电压U_b，传感器输出电压U_S在比例放大和偏置电压作用下使输出信号调理到0～3V范围内，根据所需偏置电压U_b和设置的偏置电压比例系数k_r可以确定参考电压U_r的大小；参考电压的设置使传感器输出信号调理更加灵活。

3.根据权利要求1所述的一种磁轴承用位移传感器位移信号调理方法，其特征在于：所述步骤(3)中k_r、k_b设定为1，k_f的取值范围为0.6～0.7，确保调理后输出信号的峰峰值不超过3V，可有效避免传感器输出信号波动造成控制系统AD损坏。

4.根据权利要求1所述的一种磁轴承用位移传感器位移信号调理方法，其特征在于：所述步骤(2)中按照同一比例系数改变各脉冲的宽度，能够调节正余弦电流的幅值I_m，使其值范围为0.9A～2.5A。