[发明专利]一种用于磁轴承系统基于空间矢量技术的开关功率放大器

权利要求书

1.一种用于磁轴承系统基于空间矢量技术的开关功率放大器，其特征在于包括：控制器(1)、隔离驱动电路(2)、三桥臂功率主电路(3)、电流检测电路(4)、调理电路(5)、AD芯片(6)，其中：

控制器(1)：完成AD芯片(6)对两磁轴承通道电流反馈信号的采样控制，由电流给定信号和电流反馈信号的误差按空间矢量法进行PWM调制，输出的PWM信号：PWM1～PWM6，送至隔离驱动电路(2)；

隔离驱动电路(2)：输出与三桥臂功率主电路(3)相接，用于生成三桥臂功率主电路(3)中功率开关管(VT1～VT6)的栅极驱动信号(S1～S6)；

三桥臂功率主电路(3)：由隔离驱动电路(2)输出的栅极驱动信号(S1～S6)控制上桥臂和下桥臂六个功率开关管(VT1～VT6)的导通与关断，从而在两个磁轴承线圈中生成与电流控制量成比例的电流输出；

两个电流检测电路(4)：输出与调理电路(5)相接，输入与三桥臂功率主电路(3)相接，分别用于检测三桥臂功率主电路(3)的两个磁轴承线圈电流反馈信号；

调理电路(5)：输出与A/D芯片(6)相接，用于对两个电流检测电路(4)输出的电流反馈信号进行电平偏移和低通滤波；

A/D芯片(6)：输出与控制器(1)相接，在控制器(1)中FPGA的控制下，对调理电路(5)输出的两路电流反馈信号进行采样。

2.根据权利要求1所述的一种用于磁轴承系统基于空间矢量技术的开关功率放大器，其特征在于：所述的控制器(1)由FPGA和DPS组成，FPGA由AD采样控制模块和PWM生成模块构成，电流反馈信号接至FPGA的AD采样控制模块，FPGA根据AD采样控制模块的时序要求设置相应的时序逻辑，进而控制AD采样控制模块的采样；采样结束后，采样结果暂存在FPGA的寄存器中，同时生成采样结束中断，通知DSP取走采样结果；DSP由位置信号控制算法和空间矢量算法组成，DSP对磁轴承位置误差信号进行控制算法后，生成电流给定值，电流给定值与电流反馈信号的采样值作差后得到误差值，该误差值即代表期望的电压调节矢量的大小；DSP根据两通道误差值的大小和方向，应用空间矢量法计算出上桥臂三管的导通时间，并将导通时间转化成相应的比较值送至FPGA的PWM生成模块；FPGA的PWM生成模块产生周期为T的三角载波计数，DSP送来的三个比较值分别与三角载波计数值进行比较，若比较值大于三角载计数值，则输出高电平，反之则输出低电平，由此得到上桥臂三管的PWM信号PWM1～PWM3，下桥臂三管的信号PWM4～PWM6由PWM1～PWM3经FPGA产生的死区延时和反相逻辑后得到。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于磁轴承系统基于空间矢量技术的开关功率放大器，其特征在于：所述的空间矢量法为：实时得到两个线圈期望的电压调节矢量，即两通道的误差值；进而根据两通道的误差值确定输出电压矢量所处的区间；根据所处相应的区间得到上端三个功率管的导通时间；将得到的导通时间转换成三个比较值送入FPGA，与FPGA的三角载波计数值进行比较，进而得到PWM信号。

4.根据权利要求1所述的一种用于磁轴承系统基于空间矢量技术的开关功率放大器，其特征在于：所述的三桥臂功率主电路(3)采用六个功率管独立控制两个线圈的拓扑结构，其中VT1与VT4构成桥臂A；VT2与VT5构成桥臂B；VT3与VT6构成桥臂C，磁轴承线圈L1和磁轴承线圈L2分别接在A桥臂与B桥臂间和B桥臂与C桥臂间，即桥臂B为两个磁轴承线圈的公用桥臂，上端功率管的驱动信号S1、S2、S3分别与下端功率管的驱动信号S4、S5、S6反相以防止直通。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于磁轴承系统基于空间矢量技术的开关功率放大器，其特征在于：在所述的磁轴承线圈L1和磁轴承线圈L2中串连一个小阻值的功率电阻Rf，Rf＜0.1R1或Rf＜0.1R2。