磁力軸承用數(shù)字功率放大器的研究.pdf

1、分類號——UDC學校代碼!Q塑2學號!Q壘窆2至!Q3魚魚Z武潷理歹大薯學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)職稱教授學位譴指導教師單位名稱扭電王猩堂睦郵編壘三QQ2Q副指導教師姓名單位名稱郵編申請學位級別亟學科專業(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自學位授予單位盛這堡王

2、太堂學位授予日期答辯委員會主席三遣盤斂援評閱人三盎光數(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不穩(wěn)定的開環(huán)系統(tǒng)，因此需要加入控制系統(tǒng)進行閉環(huán)控制。功率放大器(簡稱功放)做為磁力軸承控制系統(tǒng)的驅(qū)動單元，其輸出特性對系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及動態(tài)特性具有重要影響。磁力軸承功放根據(jù)實現(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、控制算法靈活等優(yōu)點逐漸在磁力軸承系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，本文對兩電平功放和三電平功放的數(shù)學

3、模型進行建模并設(shè)計一款基于DSP28335的數(shù)字功放以驗證不同參數(shù)對功放的影響。首先對磁力軸承功放的特性進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、開關(guān)頻率等參數(shù)對磁力軸承系統(tǒng)的影響。通過比較各類調(diào)制方式和功率主電路的優(yōu)缺點確定了PWM調(diào)制半橋結(jié)構(gòu)的功放硬件電路設(shè)計方案。根據(jù)負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)時的電流紋波表達式，運用傅立葉變換對

4、功放輸出電流信號進行了分解并使用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。其次對功放電路進行了詳細地設(shè)計和選型并研制了一塊實驗用功放板。以CCS33開發(fā)軟件為平臺對ePWM模塊和A／D模塊進行了配置，實現(xiàn)了O％100％占空比可變的PWM波的輸出、數(shù)字PI調(diào)節(jié)和負載電流的采集。最后搭建了系統(tǒng)實驗平臺并對兩電平數(shù)字功放的輸出特性進行測試。根據(jù)測試結(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功放電流響應(yīng)速度的影響并驗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。通過給定不同頻率的正弦波信號測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。當負載為電感63mH、電阻為1Q的電磁線圈，母線電壓為90V時，根據(jù)頻率響應(yīng)曲線可知功放的輸出帶寬理論上達到了72KHz，實際可用帶寬為600Hz，根據(jù)該功放設(shè)計的磁力軸承最高轉(zhuǎn)速理論