磁力轴承功率放大器的设计与仿真

磁力轴承利用可控的电磁力将转子无接触地稳定悬浮,并且刚度与阻尼均可控可调,具有传统轴承无法比拟的优点,被称为是支承技术的一场革命。 功率放大器是磁力轴承控制系统的重要组成部分,它将控制信号放大或转换成有足够能量的功率信号以驱动电磁铁执行器,它的性能优劣对控制系统具有重要影响。 磁力轴承的特点决定了它需要高性能、高效率的功率放大器,同时也决定了一般的商品化功放很难满足使用要求,多数应专门设计,且设计中存在很大的难度和多样性。 为此,本文对磁力轴承系统的功率放大器进行了研究,主要工作如下: 在对磁力轴承的系统组成进行全面介绍的基础上,又以单自由度系统为例,详细分析了磁力轴承系统的数学描述,为功率放大器的分析做准备;从放大电路的四种模型入手,以电流控制的开关功放为主,对磁力轴承功率放大器的基本理论作了透彻分析,并且详细讨论了开关功放的结构组成,给出了按脉冲形成电路的不同而划分的开关功放的四种类型;对目前应用最广的PWM开关功放展开了研究,讨论了PWM调制器的实现方式,给出了PWM开关功放的一个设计示例,并介绍了几种基于PWM的新型开关功放;介绍了两款各有特色的仿真软件MATLAB\Simulink与MultiSIM,分别运用这两款软件对三电平PWM开关功放和三电平电流模式开关功放进行了仿真设计,并对结果进行了分析。 在总结全文的基础上,对磁力轴承功率放大器的研究进行了展望。