磁悬浮轴承双向数字功率放大器的研究
本文选题:数字功率放大器 + 双向电流 ; 参考:《南京航空航天大学》2012年硕士论文
【摘要】:本文研究一种输出电流可正负双向流动的数字功率放大器。首先基于开关周期平均法建立了双向功率放大器的数学模型,比对二阶系统标准形式,整理后的模型中开环增益、频率、阻尼比和零点等都由具有明确物理意义的量值表示,可以直观的看出设计参数对其的影响,通过Matlab仿真给出控制参数对系统动态性能的影响趋势,为双向数字功放的设计与调试提供理论基础。 本文以建立的双向功率放大器的数学模型为理论依据,对五自由度双向数字功率放大器的软硬件进行了设计,通过对IGBT驱动电路及吸收电路进行重新设计,解决了以前双向模拟功率放大器电压电流浪涌、电流纹波大导致系统异常的问题;并在软件方面改进电流控制器算法,提高了功率放大器的动态响应能力;利用软硬件结合的方式设计了两级过流保护方案,提高了双向功率放大器的可靠性。对双向数字功率放大器静态与动态性能进行了测试,试验结果表明其输出电流具有较小纹波,静态线性度好;阶跃响应上升时间达1ms,系统截止频率为1.5kHZ,具有良好的动态性能。 将双向数字功率放大器应用于五自由度恒流源偏置磁悬浮轴承试验台和两自由度永磁偏置磁悬浮轴承试验台,均实现了转子的静态稳定悬浮,,转子的最大振动峰峰值为9μm。
[Abstract]:A digital power amplifier with positive and negative bidirectional flow with output current is studied in this paper. First, the mathematical model of bidirectional power amplifier is established based on the switching cycle averaging method. Compared with the standard form of the second order system, the open-loop gain, frequency, damping ratio and zero point are all expressed by the values with clear physical significance. The influence of design parameters on the dynamic performance of the system can be seen intuitively, and the influence trend of the control parameters on the dynamic performance of the system is given by Matlab simulation. This paper provides a theoretical basis for the design and debugging of bidirectional digital power amplifier. Based on the mathematical model of bidirectional power amplifier, this paper designs the hardware and software of five degrees of freedom bidirectional digital power amplifier. By redesigning the IGBT drive circuit and absorption circuit, the problem of voltage and current surge in the previous bidirectional analog power amplifier is solved, and the current controller algorithm is improved in software. The dynamic response ability of the power amplifier is improved, and the two-stage over-current protection scheme is designed by combining software and hardware to improve the reliability of the bi-directional power amplifier. The static and dynamic performances of the bidirectional digital power amplifier are tested. The experimental results show that the output current has a smaller ripple and the static linearity is good. The rise time of step response is 1 Ms and the system cutoff frequency is 1.5 kHZ. the bidirectional digital power amplifier is applied to the test bed of 5-DOF constant current source bias maglev bearing and the two-degree-of-freedom permanent magnet bias magnetic bearing test bed. The static stable suspension of the rotor is realized, and the maximum vibration peak of the rotor is 9 渭 m.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH133.3
【参考文献】
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本文编号:1995370
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