主动磁轴承数字功率驱动电路的设计与研究

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磁悬浮轴承是通过能够主动控制的电磁力作用于转子使其悬浮在空中,实现对转子无机械接触的支承,是一种高性能轴承。它具有传统机械轴承所不具备的优点,经久耐用、无污染、适应多种环境、能实现超高速、实时监测和控制。磁悬浮轴承已经在空间技术和其他高技术领域得到广泛应用,磁悬浮轴承性能的提高对于空间工业、机床工业、重工业等行业的技术革新具有重大意义。   本文主要研究设计了一种新型的主动磁轴承数字功率驱动电路,采用数字控制器与专用集成芯片结合的控制系统,促进了系统的小型化和集成化,针对功率驱动电路设计了保护电路,提高了系统的可靠性。在系统的软件设计中,采用模糊自整定PID的控制方法,提高了系统的自适应性。   本文主要的研究工作如下:   1.分析并建立单自由度磁轴承控制系统的数学模型,利用劳斯判据判定了本系统满足稳定系统的必要条件。   2.采用TMS320F2812DSP作为系统的数字控制器,设计了系统的软件,在软件上设计了一种模糊自整定PID的控制算法,并在硬件和软件中采取了抗干扰措施。   3.设计了PWM产生电路及功率主电路,针对实际应用中存在的问题进行了电路的优化,包括功率主电路的参数设计、保护电路设计、电磁兼容设计。   4.运用仿真软件Matlab对控制系统进行了仿真,获得了较好的动态和稳态性能;对功率主电路进行Pspice仿真,总结了几个减小负载线圈电流纹波的措施。在系统的转子悬浮实验中,给出了转子的位移波形,并对实验结果进行了分析,验证了系统的稳定性。
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