本文關(guān)鍵詞：磁力軸承用數(shù)字功率放大器的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：不加控制的磁力軸承是一個(gè)不穩(wěn)定的開(kāi)環(huán)系統(tǒng),因此需要加入控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。功率放大器(簡(jiǎn)稱(chēng)功放)做為磁力軸承控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元,其輸出特性對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及動(dòng)態(tài)特性具有重要影響。磁力軸承功放根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同分為模擬功放和數(shù)字功放兩類(lèi),數(shù)字功放以其抗干擾能力強(qiáng)、控制算法靈活等優(yōu)點(diǎn)逐漸在磁力軸承系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,本文對(duì)兩電平功放和三電平功放的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建模并設(shè)計(jì)一款基于DSP28335的數(shù)字功放以驗(yàn)證不同參數(shù)對(duì)功放的影響。 首先對(duì)磁力軸承功放的特性進(jìn)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(kāi)關(guān)頻率等參數(shù)對(duì)磁力軸承系統(tǒng)的影響。通過(guò)比較各類(lèi)調(diào)制方式和功率主電路的優(yōu)缺點(diǎn)確定了PWM調(diào)制+半橋結(jié)構(gòu)的功放硬件電路設(shè)計(jì)方案。根據(jù)負(fù)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(lèi),通過(guò)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(shí)的電流紋波表達(dá)式,運(yùn)用傅立葉變換對(duì)功放輸出電流信號(hào)進(jìn)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(duì)功放電路進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計(jì)和選型并研制了一塊實(shí)驗(yàn)用功放板。以CCS3.3開(kāi)發(fā)軟件為平臺(tái)對(duì)ePWM模塊和A/D模塊進(jìn)行了配置,實(shí)現(xiàn)了0%-100%占空比可變的PWM波的輸出、數(shù)字PI調(diào)節(jié)和負(fù)載電流的采集。 最后搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并對(duì)兩電平數(shù)字功放的輸出特性進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知,該兩電平數(shù)字功放能夠?qū)崿F(xiàn)給定信號(hào)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(duì)功放電流響應(yīng)速度的影響并驗(yàn)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(guò)給定不同頻率的正弦波信號(hào)測(cè)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(dāng)負(fù)載為電感6.3mH、電阻為1Ω的電磁線圈,母線電壓為90V時(shí),根據(jù)頻率響應(yīng)曲線可知功放的輸出帶寬理論上達(dá)到了7.2KHz,實(shí)際可用帶寬為600Hz,根據(jù)該功放設(shè)計(jì)的磁力軸承最高轉(zhuǎn)速理論上可達(dá)36000r/min。
【關(guān)鍵詞】：磁力軸承 數(shù)字功放 DSP28335
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.3;TN722.75
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 磁力軸承概述9-12
• 1.1.1 磁力軸承的分類(lèi)及特點(diǎn)9-11
• 1.1.2 磁力軸承國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 磁力軸承功放國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 本課題研究目的及意義17-18
• 1.4 項(xiàng)目來(lái)源18-19
• 第2章 磁力軸承功放特性分析及數(shù)學(xué)模型的建立19-41
• 2.1 磁力軸承功放的性能指標(biāo)19-23
• 2.1.1 電流響應(yīng)速度和控制力響應(yīng)速度19-21
• 2.1.2 輸出電流紋波與系統(tǒng)失真度21-22
• 2.1.3 功放效率與開(kāi)關(guān)頻率22-23
• 2.2 磁力軸承開(kāi)關(guān)功放工作原理及組成23-29
• 2.2.1 磁力軸承開(kāi)關(guān)功放工作原理23-24
• 2.2.2 磁力軸承兩電平開(kāi)關(guān)功放工作原理及紋波電流計(jì)算24-26
• 2.2.3 磁力軸承三電平開(kāi)關(guān)功放工作原理及紋波電流計(jì)算26-29
• 2.3 磁力軸承功放模型的建立與仿真29-40
• 2.3.1 兩電平功放閉環(huán)模型29-31
• 2.3.2 兩電平功放仿真結(jié)果分析31-32
• 2.3.3 三電平功放閉環(huán)模型32-34
• 2.3.4 三電平功放仿真結(jié)果分析34-38
• 2.3.5 兩電平功放與三電平功放仿真結(jié)果對(duì)比38-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第3章 磁力軸承數(shù)字開(kāi)關(guān)功放的設(shè)計(jì)41-62
• 3.1 磁力軸承模擬開(kāi)關(guān)功放與數(shù)字開(kāi)關(guān)功放41-42
• 3.1.1 傳統(tǒng)的磁力軸承模擬開(kāi)關(guān)功放41
• 3.1.2 基于DSP的磁力軸承數(shù)字開(kāi)關(guān)功放41-42
• 3.2 磁力軸承數(shù)字開(kāi)關(guān)功放硬件電路設(shè)計(jì)42-53
• 3.2.1 DSP芯片的選用43-44
• 3.2.2 功率電路器件的選用44-46
• 3.2.3 光耦模塊設(shè)計(jì)46-48
• 3.2.4 采樣電路設(shè)計(jì)48-49
• 3.2.5 A/D輸入保護(hù)電路設(shè)計(jì)49-50
• 3.2.6 緩沖電路設(shè)計(jì)50-52
• 3.2.7 功放電路實(shí)物圖52-53
• 3.3 磁力軸承數(shù)字開(kāi)關(guān)功放控制流程設(shè)計(jì)53-61
• 3.3.1 調(diào)試軟件和仿真工具簡(jiǎn)介53-54
• 3.3.2 系統(tǒng)控制流程圖54-55
• 3.3.3 A/D模塊配置55-58
• 3.3.4 ePWM模塊配置58-60
• 3.3.5 PI算法設(shè)計(jì)60-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第4章 數(shù)字功放調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果62-74
• 4.1 測(cè)試平臺(tái)的搭建62
• 4.2 驅(qū)動(dòng)波形的測(cè)量62-63
• 4.3 PI參數(shù)調(diào)節(jié)63-64
• 4.4 功放輸出特性的測(cè)量64-68
• 4.4.1 固定占空比時(shí)功放的輸出特性測(cè)量64-67
• 4.4.2 功放線性度測(cè)試67
• 4.4.3 電流跟蹤效果測(cè)量67-68
• 4.4.4 兩電平工作方式驗(yàn)證68
• 4.5 母線電壓對(duì)功放性能的影響68-70
• 4.5.1 母線電壓對(duì)電流響應(yīng)速度的影響68-69
• 4.5.2 母線電壓對(duì)紋波電流的影響69-70
• 4.6 功放輸出帶寬的測(cè)量70-73
• 4.7 本章小結(jié)73-74
• 第5章 總結(jié)與展望74-75
• 5.1 論文研究總結(jié)74
• 5.2 論文研究展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文80

【參考文獻(xiàn)】

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9 王s，

本文編號(hào)：425839