[發明專利]一種磁懸浮軸承的控制系統及磁懸浮系統

有效

• 申請號: 201910798359.0
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN112443575B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 賀西;何亞屏;李嘉;成正林;張少云;彭勃;張志敏
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 李哲偉;張文娟

一種磁懸浮軸承的控制系統，其包括：中間繞組橋臂，其第一端用于與外部直流電源的正極連接，第二端用于與外部直流電源的負極連接，第三端則用于與磁懸浮軸承的各個繞組線圈的第一端連接；結構相同的第一橋臂模塊和第二橋臂模塊，其中，第一橋臂模塊包括與磁懸浮軸承自由度數相對應的多個繞組橋臂，各個繞組橋臂的第一端和第二端分別與外部直流電源的正極和負極連接，第三端則與對應的繞組線圈的第二端連接。相較于現有的磁懸浮軸承控制系統，本系統能夠在控制系統出現異常(例如開關管故障)時，切換第一橋臂模塊和第二橋臂模塊的工作狀態，從而使得整個控制系統仍能夠保持正常工作，這樣也就是實現了容錯控制，提高了整個系統的可靠性。

技術領域

本發明涉及電磁軸承技術領域，具體地說，涉及一種磁懸浮軸承的控制系統及磁懸浮系統。

背景技術

電磁軸承技術，即通過電磁力使機械轉子懸浮旋轉的技術。該技術因其無接觸、無需潤滑、無磨損的優良特性備受行業內的青睞，并已逐步的在醫療設備、渦輪機械等領域得以應用。

在電磁軸承的控制系統中，功率放大器是其重要的一環，功率放大器將控制信號轉換為電流輸出，從而驅動電磁軸承懸浮。電磁軸承的功率放大器多采用電力電子變換裝置，對于一個5自由度電磁軸承，傳統的拓撲結構所消耗的開關管數量眾多，系統的總損耗巨大。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種磁懸浮軸承的控制系統，所述系統包括：

中間繞組橋臂，其第一端用于與外部直流電源的正極連接，第二端用于與所述外部直流電源的負極連接，第三端則用于與磁懸浮軸承的各個繞組線圈的第一端連接；

結構相同的第一橋臂模塊和第二橋臂模塊，其中，所述第一橋臂模塊包括與磁懸浮軸承自由度數相對應的多個繞組橋臂，各個繞組橋臂的第一端和第二端分別與所述外部直流電源的正極和負極連接，第三端則與對應的繞組線圈的第二端連接。

根據本發明的一個實施例，所述中間繞組橋臂包括具有反相并聯二極管的第三開關管和具有反相并聯二極管的第四開關管，其中，所述第三開關管的第一端和第二端分別與所述外部直流電源的正極和所述第四開關管的第一端連接，所述第四開關管的第二端與所述外部直流電源的負極連接。

根據本發明的一個實施例，所述第一橋臂模塊中的各個繞組橋臂的結構相同，該繞組橋臂包括具有反相并聯二極管的第一開關管和具有反相并聯二極管的第二開關管，其中，所述第一開關管的第一端形成該繞組橋臂的第一端來與所述外部直流電源的正極連接，所述第一開關管的第二端與第二開關管的第一端連接并形成該繞組橋臂的第三端來與對應的繞組線圈的第二端連接，所述第二開關管的第二端形成該繞組橋臂的第二端來與所述外部直流電源的負極連接。

根據本發明的一個實施例，所述系統還包括：

控制模塊，其與所述第一橋臂模塊和第二橋臂模塊連接，用于控制所述第一橋臂模塊和第二橋臂模塊中各個開關管的工作狀態。

根據本發明的一個實施例，在正常情況下，所述控制模塊配置為控制所述第一橋臂模塊中的各個第一開關管和所述第二橋臂模塊中的各個第二開關管處于工作狀態，并控制所述第一橋臂模塊中的各個第二開關管和所述第二橋臂模塊中的各個第一開關管處于非工作狀態。

根據本發明的一個實施例，當所述第一橋臂模塊中的第一開關管或是第二橋臂模塊中的第二開關管存在故障時，所述控制模塊配置為控制所述第一橋臂模塊中的各個第一開關管和所述第二橋臂模塊中的各個第二開關管處于非工作狀態，并控制所述第一橋臂模塊中的各個第二開關管和所述第二橋臂模塊中的各個第一開關管處于工作狀態。

根據本發明的一個實施例，所述控制模塊還與所述中間繞組橋臂連接，用于控制所述中間繞組橋臂中開關管的工作狀態，其中，所述控制模塊配置為采用預設固定占空比控制所述中間繞組橋臂中開關管的工作狀態。