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基于DSP的立式磁浮轴承控制系统设计

发布时间:2018-01-03 22:10

  本文关键词:基于DSP的立式磁浮轴承控制系统设计 出处:《北京交通大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 磁浮轴承 电控系统 开关型功率放大器 TMS320F28335 软件编程


【摘要】:磁浮轴承控制系统是一套综合了机械学、电磁学、控制学、计算机、仪器仪表等多门学科的复杂系统。其中磁浮轴承转子定位控制算法和复杂电控系统设计一直是研究的难点和重点。本文依托海尔集团研发中心“直驱式磁悬浮洗衣机”项目,针对洗衣机内桶旋转过程转子震荡剧烈问题进行研究。课题中洗衣机内桶可看作立式磁浮轴承转子,其定位控制原理、电控设计与磁浮轴承系统相同。本文以磁浮轴承电控驱动为研究重点,主要进行以下工作:首先,介绍典型磁浮轴承的基本机构和工作原理,并对本课题中立式磁浮桶进行转子动力学分析和控制算法MATLAB仿真。然后,设计一款模拟型功率放大器,针对模拟功放效率低、发热严重问题,深入研究开关型功率放大器拓扑、纹波、调制方式。使用Saber软件进行仿真,仿真结果与理论分析相符合。在此基础上设计基于DSP的三电平开关型功率放大器硬件电路,包括电流采样电路,移相PWM电路,功率管驱动电路,隔离电路和改进型半桥电路等。测试结果表明三电平调制能大大减小输出电流纹波,其动态特性和输出特性均满足设计要求。最后,采用TMS320F28335作为系统主控芯片,设计DSP控制器最小系统以及外设电路,包括A/D转换电路,DAC7724数模转换电路,位移信号调理电路,电源管理电路,外设接口电路等。在完成硬件电路基础上,使用CCS开发平台进行软件编程,完成相关寄存器配置及控制算法并反复调试。实验结果表明立式转子在一小范围内震动,实现了立式磁轴承转子径向悬浮。
[Abstract]:Maglev bearing control system is a combination of mechanical, electromagnetic, control, computer. The design of magnetic bearing rotor positioning control algorithm and complex electronic control system has always been the difficulty and focus of the research. This paper relies on the Haier Group R & D Center. Direct-drive maglev washing machine "project." In this paper, the rotor oscillation in the rotating process of the washing machine is studied. In the subject, the inner bucket of the washing machine can be regarded as the rotor of the vertical maglev bearing, and its positioning control principle. The electronic control design is the same as the magnetic bearing system. This paper focuses on the electrically controlled drive of the magnetic bearing. The main work is as follows: firstly, the basic mechanism and working principle of the typical maglev bearing are introduced. And the vertical maglev bucket rotor dynamics analysis and control algorithm MATLAB simulation. Then, design an analog power amplifier, aiming at the low efficiency of analog power amplifier and serious problems of heating. The topology, ripple and modulation mode of switching power amplifier are deeply studied. The simulation is carried out with Saber software. The simulation results are in accordance with the theoretical analysis. Based on this, a three-level switching power amplifier hardware circuit based on DSP is designed, including current sampling circuit, phase-shifted PWM circuit, power transistor drive circuit. The test results show that the three-level modulation can greatly reduce the output current ripple, its dynamic characteristics and output characteristics meet the design requirements. Using TMS320F28335 as the main control chip of the system, the minimum system and peripheral circuits of DSP controller are designed, including the A / D conversion circuit and DAC7724 digital-analog conversion circuit. Displacement signal conditioning circuit, power management circuit, peripheral interface circuit and so on. On the basis of the completion of the hardware circuit, using CCS development platform for software programming. The experimental results show that the vertical rotor vibrates in a small range and realizes the radial suspension of the vertical magnetic bearing rotor.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH133.3

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本文编号:1375803

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