[发明专利]一种基于磁悬浮轴承的电力电子控制器的方法

说明书

本发明公开了一种基于磁悬浮轴承的电力电子控制器的方法，包括：4个单向导通器件、4个可控开关和4个绕组；通过改变各绕组对应可控开关的导通时间控制通过各绕组的电流，实现对磁悬浮轴承中控制两个自由度的四个绕组产生的电磁力的控制。本发明的各绕组星型连接，对于单个八极径向磁轴承的四个绕组只需要四个桥臂来进行控制，改变了以往结构单个线圈需要两个桥臂来控制的方式，做到了器件的最优化使用；同时本发明的控制器存在零电平续流状态，可大大减小电流纹波。

技术领域

本发明属于磁悬浮轴承控制领域，更具体地，涉及一种基于磁悬浮轴承的电力电子控制器的方法。

背景技术

电磁轴承是指利用电磁力使转子悬浮，从而实现与定子的无接触运行。磁轴承具有无摩擦、无污染、寿命长等特点，应用在高速、超高速以及需要无接触、无润滑、无污染的高性能传动场合。国外自上世纪70年代，已进入实际的应用阶段，相关产品备受关注；国内对磁悬浮轴承的相关研究开展较晚，经过几十年的发展，得到学术界和工业界的重视，诸多高校开始对磁悬浮轴承相关技术开展研究，已有公司目前也已逐渐出现相关产品，如磁悬浮鼓风机等，具有很好的应用前景。

对于一个有源磁轴承系统，其控制系统的设计关系着其静动态的性能。功率放大器将控制信号转换为控制电流从而控制电磁力，是磁悬浮轴承系统中关键的组成部分。由于磁轴承系统是一个多自由度的系统，使用传统的全桥等拓扑结构会使整个控制系统结构变得复杂，成本高。目前已有的磁悬浮轴承控制器每个绕组的电流需要通过两个绕组桥臂进行控制，所需的器件较多，成本较高；已有学者提出使用共用桥臂的方法来降低成本，但并没有做到全局器件的最优化使用；已有的半桥两电平控制器可以做到器件的最优化使用，但采用两电平结构电流纹波较大，影响控制效果。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于磁悬浮轴承的电力电子控制器的方法，旨在解决现有的控制器无法同时兼容器件最优化的使用与电流波纹较小的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于磁悬浮轴承的电力电子控制器，包括4个单向导通器件、4个可控开关和4个绕组；

其中，单向导通器件D1的第一端与A1绕组的第一端连接；第二端与电源负极连接；

单向导通器件D2的第一端与A2绕组的第一端连接，其第二端均与电源负极连接；

所述单向导通器件D1和单向导通器件D2均由对应的第二端向第一端单向导通，分别为A1绕组和A2绕组提供续流回路；

可控开关S1的第一端与电源正极连接；其第二端与A1绕组的第一端连接；

可控开关S2的第一端与电源正极连接，其第二端与A2绕组的第一端连接；

所述可控开关S1和可控开关S2分别通过改变其导通时间控制通过A1绕组和A2绕组的电流；

单向导通器件D3的第一端与电源正极连接，其第二端与A3绕组的第一端连接；

单向导通器件D4的第一端与电源正极连接，其第二端与A4绕组的第一端连接；

所述单向导通器件D3和单向导通器件D4均由对应的第二端向其第一端单向导通，分别为A3绕组和A4绕组提供续流回路；

可控开关S3的第一端与A3绕组的第一端连接，其第二端与电源负极连接；

可控开关S4的第一端与A4绕组的第一端连接，其第二端与电源负极连接；

所述可控开关S3和可控开关S4分别通过改变其导通时间控制通过A3绕组和A4绕组的电流；

所述A1绕组、A2绕组、A3绕组和A4绕组的第二端连接于同一连接点，用于接收对应绕组电流，产生磁悬浮轴承所需的电磁力。