磁力軸承用數(shù)字功率放大器的研究.pdf

1、分類號(hào)——UDC學(xué)校代碼!Q塑2學(xué)號(hào)!Q壘窆2至!Q3魚魚Z武潷理歹大薯學(xué)位論文題目垡左抽丞廈數(shù)室麴室趑太墨鮑玨塞英文ResearchonDigitalPowerAmplifierfor題目壘4i型薹墮曼i曼旦星坌也g墨研究生姓名韭鏖姓名塑些發(fā)職稱教授學(xué)位譴指導(dǎo)教師單位名稱扭電王猩堂睦郵編壘三QQ2Q副指導(dǎo)教師姓名單位名稱郵編申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別亟學(xué)科專業(yè)名稱控劍整堂皇三蕉論文提交日期2Q!三生壘月論文答辯日期2Q!三生5自學(xué)位授予單位盛這堡王

2、太堂學(xué)位授予日期答辯委員會(huì)主席三遣盤斂援評(píng)閱人三盎光數(shù)援丟堡查副數(shù)援2013年5月中文摘要不加控制的磁力軸承是一個(gè)不穩(wěn)定的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，因此需要加入控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。功率放大器(簡(jiǎn)稱功放)做為磁力軸承控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元，其輸出特性對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及動(dòng)態(tài)特性具有重要影響。磁力軸承功放根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同分為模擬功放和數(shù)字功放兩類，數(shù)字功放以其抗干擾能力強(qiáng)、控制算法靈活等優(yōu)點(diǎn)逐漸在磁力軸承系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，本文對(duì)兩電平功放和三電平功放的數(shù)學(xué)

3、模型進(jìn)行建模并設(shè)計(jì)一款基于DSP28335的數(shù)字功放以驗(yàn)證不同參數(shù)對(duì)功放的影響。首先對(duì)磁力軸承功放的特性進(jìn)行了分析并深入探討了電流響應(yīng)速度、控制力響應(yīng)速度、電流紋波、開(kāi)關(guān)頻率等參數(shù)對(duì)磁力軸承系統(tǒng)的影響。通過(guò)比較各類調(diào)制方式和功率主電路的優(yōu)缺點(diǎn)確定了PWM調(diào)制半橋結(jié)構(gòu)的功放硬件電路設(shè)計(jì)方案。根據(jù)負(fù)載線圈兩端電平的不同將功放分為了兩電平功放和三電平功放兩類，通過(guò)求解電壓方程得到了兩電平功放和三電平功放穩(wěn)態(tài)時(shí)的電流紋波表達(dá)式，運(yùn)用傅立葉變換對(duì)

4、功放輸出電流信號(hào)進(jìn)行了分解并使用SIMULINK軟件建立了兩電平功放和三電平功放的閉環(huán)模型。由兩電平功放和三電平功放的仿真結(jié)果可知三電平功放具有更好的電流輸出特性。其次對(duì)功放電路進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計(jì)和選型并研制了一塊實(shí)驗(yàn)用功放板。以CCS33開(kāi)發(fā)軟件為平臺(tái)對(duì)ePWM模塊和A／D模塊進(jìn)行了配置，實(shí)現(xiàn)了O％100％占空比可變的PWM波的輸出、數(shù)字PI調(diào)節(jié)和負(fù)載電流的采集。最后搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并對(duì)兩電平數(shù)字功放的輸出特性進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可

5、知，該兩電平數(shù)字功放能夠?qū)崿F(xiàn)給定信號(hào)的穩(wěn)定跟蹤并具有較好的線性度。在母線電壓下觀察其對(duì)功放電流響應(yīng)速度的影響并驗(yàn)證了兩電平功放輸出紋波電流與母線電壓成正比這一結(jié)論。通過(guò)給定不同頻率的正弦波信號(hào)測(cè)量功放的輸出電流波形并繪制出功放的幅頻響應(yīng)曲線和相頻響應(yīng)曲線。當(dāng)負(fù)載為電感63mH、電阻為1Q的電磁線圈，母線電壓為90V時(shí)，根據(jù)頻率響應(yīng)曲線可知功放的輸出帶寬理論上達(dá)到了72KHz，實(shí)際可用帶寬為600Hz，根據(jù)該功放設(shè)計(jì)的磁力軸承最高轉(zhuǎn)速理論