磁懸浮軸承功率放大器建模及其軟開關技術研究.pdf

1、本文的主要研究工作是圍繞磁懸浮軸承三電平開關功率放大器建模及其軟開關功率放大器技術展開的。磁懸浮軸承開關功率放大器為非線性系統(tǒng),現有的開關功率放大器模型上存在許多不足,而且電路中的開關功率器件一直工作在硬開關條件下,存在開關損耗及輸出電流干擾等方面問題。
　　 論文首先闡述了電流型功率放大器的幾種結構類型及其工作原理,采用電路分析方法和電感伏秒平衡原理法分別推導出兩電平開關功率放大器和三電平開關功率放大器的輸出電流紋波表達式。在

2、分析三電平功率放大器控制原理的基礎上,提出了采用等效開關模型方法建立磁懸浮軸承三電平開關功率放大器的數學模型,將功率電路分為兩個子電路研究,詳細分析了兩個子電路的數學模型,并推導出三電平開關功率放大器的數學模型,但該方法不能分析輸出電流紋波特性,為解決這一問題,提出了一種基于傅里葉分析的方法來建立三電平開關功率放大器的數學模型,詳細分析了利用傅里葉方法建立數學模型的過程,模型仿真與實驗結果吻合較好,研究表明,采用等效開關模型方法建立的模

3、型可以有效的反映實際功率放大器的交直流特性；基于傅里葉分析的方法建立的模型不僅可以分析功率放大器的交直流特性,而且能分析輸出電流紋波特性,可以從數學模型入手來指導設計功率放大器。最后從推導得到的功率放大器的數學模型出發(fā),分析了電路中各參數的變化對三電平開關功率放大器控制系統(tǒng)的影響。
　　 為了減小功率放大器電路中開關損耗,減小輸出電流干擾,提出一種新的磁懸浮軸承軟開關三電平功率放大器,基于并聯諧振直流環(huán)節(jié)原理,在傳統(tǒng)的三電平功率

4、放大器前增加一級輔助諧振電路,使得電路中所有開關管均在零電壓或零電流開關的條件下工作,詳細分析了并聯諧振直流環(huán)節(jié)三電平功率放大器的工作原理,并給出各個工作模式的電路方程,推導了滿足軟開關工作條件的電路參數,但該電路控制電路較復雜,為此提出一種改進的磁懸浮軸承軟開關三電平功率放大器,分析了改進的軟開關三電平功率放大器軟開關動作時序、各個工作模式原理及電路數學方程,經數學分析得到改進的電路滿足軟開關工作條件的諧振電路參數。在分析改進的軟開關

5、三電平功率放大器工作原理的基礎上,推導了該電路輸出電壓占空比方程式及輸出電流紋波方程式。理論仿真與實驗表明,并聯諧振直流環(huán)節(jié)三電平功率放大器所有開關器件均在軟開關條件下工作,有效減小了傳統(tǒng)的三電平功率放大器開關損耗和輸出電流干擾。但改進的軟開關三電平功率放大器不僅具有前者電路的優(yōu)點外,而且減小了開關管電壓應力,具有傳統(tǒng)的三電平功率放大器輸出電流紋波小的優(yōu)點。
　　 應用改進的軟開關三電平功率放大器成功地實現了磁懸浮軸承系統(tǒng)的靜態(tài)