[實用新型]主動磁懸浮軸承系統(tǒng)智能開關電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120429694.2
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN202679265U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 汪希平;郭麗;楊玉敏;樊曼
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/088
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本實用新型是一種主動磁懸浮軸承系統(tǒng)智能開關電源。?

背景技術

隨著磁軸承應用技術的不斷發(fā)展，磁軸承系統(tǒng)對其電源的要求也越來越高。目前國內(nèi)外在磁軸承系統(tǒng)中采用的系統(tǒng)電源和功率放大器主要有以下組合：線性電源+線性功放；線性電源+開關功放；開關電源+開關功放。這些組合中，線性電源+線性功放的控制精度是最高的，其缺點是功放器件的發(fā)熱嚴重及其電源的利用率極低，僅僅適合于小功率的磁懸浮軸承系統(tǒng)使用。這類組合的特征是：當電磁軸承支承的轉子在靜態(tài)時，負載的阻抗很小（此時電感的感抗不起作用），因此，功放線性供電電源的電壓將全部由功放器件承受，導致發(fā)熱嚴重；此時降低電源的電壓可以有所改善，但固定的電源電壓又不能適應當轉子轉速升高后的需要（此時電感的感抗將要考慮）。而線性電源+開關功放，以及開關電源+開關功放均存在信號的中斷區(qū)間，雖然開關部件的存在可以適當降低發(fā)熱和提高電源的利用率，但是實踐證明這樣的設計效果并不明顯。對電磁軸承而言，理想的電源應該是這樣的：當支持的轉子處于靜止或低轉速時，電源的輸出電壓應當保持一個較低的數(shù)值；而隨著轉子轉速的升高，電源的輸出電壓也應當逐步升高，其幅度應該是滿足相應轉速的最佳值。這個時候，功放將無需再用開關功放，傳統(tǒng)的線性功放就可以滿足要求，而且其發(fā)熱情況與能源利用率都將能夠獲得一個滿意的結果。本實用新型之電源正是可以實現(xiàn)這個目標的電源之一。?

目前，主動磁軸承（Active?Megnetic?Bearing，簡稱AMB）正在向智能磁軸承（Intelligent?Megnetic?Bearing，簡稱?IMB）的方向發(fā)展，智能磁軸承是一種可以適應未來機械一般要求的支承部件，它是目前常見的磁軸承“獲得”設計者的智慧后構成的一種新型磁力軸承。其優(yōu)點是將實時建模、分析計算、自校正控制技術以及系統(tǒng)轉子動力學分析計算方法等專業(yè)知識“融于”自身，將大部分的專業(yè)設計工作轉移到通過“在線設計”的手段完成，專業(yè)設計人員要進行的產(chǎn)品全部設計工作，只是從應用的角度考慮，在IMB的外圍部分進行設計即可。隨著磁軸承由AMB向IMB的發(fā)展，現(xiàn)用的電源也有必要根據(jù)實際情況做相應的改進，以適應智能化磁軸承的需要。線性電源，是將市電經(jīng)過工頻變壓器變壓，再經(jīng)過整流輸出直流電壓；直接整流電源與線性電源工作原理相同，只是在市電和工頻變壓器之間增加了調(diào)壓器。這兩種電源的優(yōu)點是可以達到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒有開關電源具有的干擾與噪音，但其缺點是需要龐大而笨重的工頻變壓器，所需的濾波電容的體積和重量也相當大，而且效率低、發(fā)熱量也大。鑒于開關電源與線性電源以及直接整流電源相比具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低和性能穩(wěn)定等優(yōu)點，所以，本實用新型之電源也是智能磁軸承系統(tǒng)設計的首選。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種主動磁懸浮軸承系統(tǒng)智能開關電源，解決該軸承能源利用率低、功率放大器件熱量過大問題。本實用新型的構思是：首先是輸入基準源不同于常用開關電源，常用開關電源的基準源需采用精度較高的外界基準源，而且要求具有較高的溫度穩(wěn)定性和較低的噪聲等級，一旦輸入基準確定，則系統(tǒng)輸出PWM占空比也被確定。而本系統(tǒng)的輸入基準信號是與磁軸承轉子的轉速信號相對應的電壓信號，當轉子轉速變化時該信號也不斷發(fā)生變化。?