磁懸浮軸承功率放大器建模及其軟開關(guān)技術(shù)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(guān)功率放大器建模及其軟開關(guān)功率放大器技術(shù)展開的。磁懸浮軸承開關(guān)功率放大器為非線性系統(tǒng),現(xiàn)有的開關(guān)功率放大器模型上存在許多不足,而且電路中的開關(guān)功率器件一直工作在硬開關(guān)條件下,存在開關(guān)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(jié)構(gòu)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(dǎo)出兩電平開關(guān)功率放大器和三電平開關(guān)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(chǔ)上,提出了采用等效開關(guān)模型方法建立磁懸浮軸承三電平開關(guān)功率放大器的數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)模型,并推導(dǎo)出三電平開關(guān)功率放大器的數(shù)學(xué)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(guān)功率放大器的數(shù)學(xué)模型,詳細分析了利用傅里葉方法建立數(shù)學(xué)模型的過程,模型仿真與實驗結(jié)果吻合較好,研究表明,采用等效開關(guān)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(shù)學(xué)模型入手來指導(dǎo)設(shè)計功率放大器。最后從推導(dǎo)得到的功率放大器的數(shù)學(xué)模型出發(fā),分析了電路中各參數(shù)的變化對三電平開關(guān)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(guān)損耗,減小輸出電流干擾,提出一種新的磁懸浮軸承軟開關(guān)三電平功率放大器,基于并聯(lián)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(guān)管均在零電壓或零電流開關(guān)的條件下工作,詳細分析了并聯(lián)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(dǎo)了滿足軟開關(guān)工作條件的電路參數(shù),但該電路控制電路較復(fù)雜,為此提出一種改進的磁懸浮軸承軟開關(guān)三電平功率放大器,分析了改進的軟開關(guān)三電平功率放大器軟開關(guān)動作時序、各個工作模式原理及電路數(shù)學(xué)方程,經(jīng)數(shù)學(xué)分析得到改進的電路滿足軟開關(guān)工作條件的諧振電路參數(shù)。在分析改進的軟開關(guān)

5、三電平功率放大器工作原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)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(lián)諧振直流環(huán)節(jié)三電平功率放大器所有開關(guān)器件均在軟開關(guān)條件下工作,有效減小了傳統(tǒng)的三電平功率放大器開關(guān)損耗和輸出電流干擾。但改進的軟開關(guān)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(guān)管電壓應(yīng)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(yīng)用改進的軟開關(guān)三電平功率放大器成功地實現(xiàn)了磁懸浮軸承系統(tǒng)的靜態(tài)