磁轴承开关型功率放大器的研究

摘要

高速磁轴承的发展需要高性能、高效率的功率放大器与之配套.开关型功率放大器因其损耗小、效率高、通频带宽等优点,广泛取代了早期低效率的线性功放,成为目前功率放大器研究的重点.传统的磁轴承开关功放大都采用电流两态调制技术,存在电流纹波大、动态特性受限等缺点.电流三态调制技术很好地克服了上述缺点,实现了开关功放低电流纹波和良好的动态特性的理想结合.该文讨论了开关功放设计的一般原则,分析比较了不同的控制策略.仿真结果验证了电流三态调制技术的优越性能;实验表明该文研制的基于采样-保持策略电流三态调制开关功放具有结构简单、效率高、纹波小、电流动态响应快、频带宽、受负载影响小等优点,能很好地满足高速磁轴承的要求.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1磁悬浮轴承

1.1.1磁悬浮轴承概述

1.1.2磁悬浮轴承系统的组成和工作原理

1.2磁轴承功率放大器概述

1.2.1线性功率放大器

1.2.2开关型功率放大器

1.2.3混合型功率放大器

1.2.4 G类功率放大器

1.3论文工作与内容安排

第二章磁轴承开关功放的基础

2.1开关功放负载的特性

2.2磁轴承的结构

2.2.1磁场叠加式磁轴承

2.2.2电流叠加式磁轴承

2.3磁轴承系统的控制策略

2.3.1磁链控制型磁轴承

2.3.2电压控制型磁轴承

2.3.3电流控制型磁轴承

2.3.4三种控制方式的比较

2.4功率器件与换能电路

2.4.1单臂式

2.4.2半桥式

2.4.3全桥式

2.5功放的效率

2.6功放输出的电流纹波

2.7开关功放的截止频率

2.8功放的电流响应速度和电磁铁的控制力响应速度

2.9干扰问题

2.10磁轴承开关功放设计的一般原则

第三章开关功放的控制策略

3.1电流两态调制技术

3.1.1载波交截型开关功放

3.1.2采样-保持型开关功放

3.1.3滞环比较型开关功放

3.1.4最小脉宽(MPW)型开关功放

3.2电流三态调制技术

3.2.1三态载波交截型开关功放

3.2.2三态滞环比较型开关功放

3.2.3三态采样-保持型开关功放

第四章三态采样-保持开关功放的实现

4.1主电路及功率器件的选取

4.1.1额定电压的确定

4.1.2额定电流的确定

4.2隔离、驱动电路

4.3电流检测电路

4.4控制电路

4.4.1绝对值电路（微电压全波整流电路）

4.4.2有源滤波器

4.4.3减法电路

4.4.4可编程逻辑器件

4.5保护电路

4.6整流电路

4.7辅助电源

第五章仿真与实验

5.1仿真研究

5.1.1电流两态调制开关功放的仿真

5.1.2电流三态调制开关功放的仿真

5.1.3仿真结论

5.2实验研究

5.3结论

第六章结论与展望

6.1本文工作总结

6.2后续研究工作展望

致谢

在读期间发表的论文

在读期间所获荣誉

参考文献