[发明专利]一种五自由度磁悬浮轴承双反互补电励磁控制器

说明书

本发明公开了一种五自由度磁悬浮轴承双反互补电励磁控制器，包括左右磁悬浮轴承、微处理器、第一至第五位移差动放大器、隔离驱动电路、励磁功率电路和励磁绕组；左磁悬浮轴承上设有第一至第四位移传感器和左轴向位移传感器；右磁悬浮轴承上设有第五至第八位移传感器和右轴向位移传感器；第一至第五位移差动放大器的输出端均连接微处理器；左右磁悬浮轴承上均设有励磁绕组，微处理器、隔离驱动电路、励磁功率电路、励磁绕组依次连接。本发明将对称区间两个自由度位移信息作为一个位移差动放大器的两个输入信号，需要A/D转换的模拟量路数减少一半，一个控制周期内所需A/D转换时间减少一半，控制周期短，有益于提高实时控制效果。

技术领域

本发明涉及一种五自由度磁悬浮轴承双反互补电励磁控制器。

背景技术

轴承是传动系统的重要部件，磁悬浮轴承较机械轴承具有很多优点，如何保证让磁悬浮轴承能安全、正常工作，电励磁控制器是关键因素之一。目前，五自由度电励磁磁悬浮轴承控制器应用中大体有如下两种类型：第一种类型以分立器件为主，配合少量集成逻辑电路，硬件PID的控制器；第二种类型以微处理器为核心部件，但各个位移量数据处理都独立，信息没有集中管理、协调控制等，控制周期长，效率低，上述各类控制器有其优点，但也存在不足之处。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、控制周期短的五自由度磁悬浮轴承双反互补电励磁控制器。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种五自由度磁悬浮轴承双反互补电励磁控制器，包括电机和位于电机两侧的左右磁悬浮轴承，还包括微处理器、第一至第五位移差动放大器、隔离驱动电路、励磁功率电路和励磁绕组；左磁悬浮轴承上沿其径向设有第一至第四位移传感器，分别用于测量左磁悬浮轴承第Ⅰ至第Ⅳ象限的径向位移信号，左磁悬浮轴承上沿其轴向设有左轴向位移传感器，用于测量左磁悬浮轴承轴向位移信号；右磁悬浮轴承上沿其径向设有第五至第八位移传感器，用于测量右磁悬浮轴承第Ⅰ至第Ⅳ象限的径向位移信号，右磁悬浮轴承上沿其轴向设有右轴向位移传感器，用于测量右磁悬浮轴承轴向位移信号；所述第一位移传感器、第三位移传感器的输出端与第一位移差动放大器的输入端相连，第二位移传感器、第四位移传感器的输出端与第二位移差动放大器的输入端相连，第五位移传感器、第七位移传感器的输出端与第三位移差动放大器的输入端相连，第六位移传感器、第八位移传感器的输出端与第四位移差动放大器的输入端相连，左轴向位移传感器、右轴向位移传感器的输出端与第五位移差动放大器的输入端相连，第一至第五位移差动放大器的输出端均连接微处理器；左右磁悬浮轴承上均设有励磁绕组，所述微处理器、隔离驱动电路、励磁功率电路、励磁绕组依次连接，微处理器通过PWM信号驱动，以定频调节脉冲宽度的方式调节励磁绕组中的电流，实现磁悬浮轴承各自由度区的平衡。

上述五自由度磁悬浮轴承双反互补电励磁控制器，所述微处理器内置A/D转换器，A/D转换器具有第一至第五A/D接口，所述第一至第五位移差动放大器的输出端分别连接第一至第五A/D接口。

上述五自由度磁悬浮轴承双反互补电励磁控制器，所述微处理器内置十路I/O接口和十路PWM输出端，十路I/O接口和十路PWM输出端分别连接到十路隔离驱动电路的输入端，十路隔离驱动电路输出的PWM脉宽和I/O开关电平分别连接到十路励磁功率电路的输入端，左右磁悬浮轴承各自由度区的励磁绕组连接到十路励磁功率电路的输出端。

上述五自由度磁悬浮轴承双反互补电励磁控制器，所述励磁绕组包括左磁悬浮轴承第Ⅰ至第Ⅳ象限径向绕组A₁₁A₁₂- A₄₁A₄₂、右磁悬浮轴承第Ⅰ至第Ⅳ象限径向绕组B₁₁B₁₂-B₄₁B₄₂、左轴承励磁绕组C₁₁C₁₂ 和右轴承励磁绕组C₂₁C₂₂；