磁悬浮轴承功率放大器设计
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间周 期 内 ，如 果正 电压 比负 电压 闭合 时 间长 ，得 到
Ｉ 开 关 功 率 放 大 器 工 作 原 理
理 是 ：将 电流 的指令 信 号 和 实 际 电流 信号ｚ：较 ｌ ｌ ：
后 的偏 差信 号 ，经 比例 一 分 环 节调 节 后和 三 角载 积
波 比较 ，输 出Ｐ Ｍ Ｗ 波形 ，控 制 主 电路 开 关器 件 的通 断， 电流 随供 电电压 变化 。根 据Ｐ Ｍ 开关功 放 Ｗ型 原理 可知 ：在一段 时问 内，如果线 圈 电压 为＋ ，则 电流 上升 ；如果 电压 为一 ，则 电流下 降。在一个 时
ＧＡＯ Ｘｕ ｅ
（ ｌ ｎＪａ ｔｎ ｉｅｓｔ， ｌ ｎ １ ６ ２ ， ｉａ） Ｄａｉ ａ ｉｏｏ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉ Ｄａｉ １ ０ ８ Ｃｈ ｎ ｙ ａ Ａｂ ｔａ ｔ Ａｉ ｎ ｔｔ ｅｓ ｏ ｔｇｅｏ ｓｒ ｃ： ｍｉｇ ａ ｈ ｈ ｒａ ｆｔ － ｖ ｗｏ－ｅ ｅｌ ｌ ＰＷ Ｍ ｗｉｃ ｎｇｐ ｗｅ ｍｐ ｉ ｅ， ｎ ｒ ｅ－ ｖｅ ｓ ｔｈｉ ｏ ｒａ ｌｆ ｒ ａｋｉｄｏｆ ｈ ｅ －ｅ ｌ ｉ ｔ ｌ ＰＷ Ｍ ｗ ｉ ｈｎｇｐ ｗｅ ｍｐ ｉ ｓ ｔ ｉ ｏ ｒａ ｌ－ ｃ ・
开关功率放 大器 ，阐述 了三 电平 Ｐ Ｍ开关 功率放 大器 的基 本工 作原理 ，设计 出一种新 的三 电平 Ｐ Ｍ开 Ｗ Ｗ 关功率放大 器 。分 析表 明，这种功 率放大器 相对于 普通 的两 电平 Ｐ Ｍ开关功率放 大器 ，具有 电流 纹波 Ｗ 小、功率损耗 小和 抗 电磁干扰 能力 强等优 点 ，并 具有 良好 的动态 响应 能力 。
关键 词 ： 磁 悬浮 轴 承 ； 功 率放 大器 ； 脉 宽调 制
中图分类号 ：Ｔ ９ ０ ２ Ｎ ２ ． ＋ Ｍ ３ ． ；Ｔ ７ ２ ７５
文献标识码：Ａ
ຫໍສະໝຸດ Baidu
文章编号 ：１ ０ — １ ５ ２ １ ） 卜０ ０— ３ ０ ７ ３ ７ （０ ０ ０ ０ ７ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｗ ｅ ｍ ｐｌｆｅ ｏ ａ ｎ ｔｃ Ｂｅ ｒ ｎ ｓ ｓ ｇ ｆＰｏ ｒＡ ｉ ｒｆ ｒＭ ｇ ｅ ｉ ａ ｉ ｇ ｉ
磁悬浮轴承功率放大器设计
电工电气 （０ ０ ． ２ １ １ Ｎｏ ）
磁 悬 浮轴 承 功 率 放 大器 设 计
高雪
（ 大连 交通 大学 ，辽宁 大连 １ ６ ２ ） １Ｏ８
摘 要 ： 针对 普通 的两 电平 Ｐ Ｍ开关功 率放大器 的不足 ，提 出了在 磁悬浮 轴承 中采 用三 电平 Ｐ Ｍ Ｗ Ｗ
０ 引 言
磁 悬浮轴 承是采 用 可控 的磁 悬浮 力支 撑 高速 旋
电磁干扰 严重 。
针 对 以上 不 足 ，本 文设 计 了一种 三 电平 Ｐ Ｍ Ｗ 开 关 功率 放大器 。所 谓三 电平是 指在 电磁线 圈中 电流
转 电机 转子及 负载 重量 的新型轴 承 。磁悬 浮轴 承相 比于传 统 的轴 承具有 高速 度 、无 润滑 、无 磨损 、无 机 械噪 声 、不 需密封 、 高精度 、寿命 长等 一系 列优
ｉ ｒ ｉ ｇ ｅ ｉ ｅ ｒｎｇ ｓ ｐ ｏ ｏｓ ｄ ａ ｄ ｉ ｂａ ｉ ｒｎ ｉ ｅ ｗａ ｅ ｃ ｉ ｅ ．Ａ ｏｖ ｌｔ ｒ ｅ ｌ ｖ ｌＰＷ Ｍ ｗｉｃ ｎ ｏｗｅ ｍｐｌ ｅ ｔｅ ｎ ｍａ ｎ ｔｃ ｂ ａ ｉ ｓ ｗａ ｒ ｐ ｅ ｎ ｔ ｓｃ ｐ ｉ ｃ ｐｌ ｓ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｓ ｎ ｅ ｈ ｅ —ｅ ｅ ｓ ｔ ｈｉ ｇ ｐ ｒａ ｉ ｒ ｉ ｆ ｗａ ｅ ｉ ｎ ｄ ｓ ｄ ｓ ｇ ｅ ．Ｔｈ ｎ ｌ ｓ ｓ ｓ ｗｓ ｔ ｔ ｃ ｍｐａ ｅ ｔ ｗｏ—ｅ ｌＰＷ Ｍ ｗｉｃ ｉ ｇ ｐ ｗｅ ｍ ｐ ｉ ｅ ，ｔ ｅ ｔ ｅ —ｅ ｅ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｈｏ ｈａ ｏ ｒ ｄ ｗｉｈ ｔ ｌｖｅ ｓ ｔ ｈ ｎ ｏ ｒ ａ ｌｆ ｒ ｈ ｈｒ ｅ ｌ ｖ ｌＰＷ Ｍ ｗ ｉ ｈ ｎｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｐ ｗｅ ｍｐｌ ｅ ａ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｒａ ｉ ｒ ｈ ｓｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｓｏｆｌ ｉ ｆ ｏｗｅ ｕｒｅ ｔｒ ｐ ｌ ，ｌ ｓ ｏｗｅ ｏｓ ，ｓｒ ｎ ｅ ｎ ｉｅ ｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｉ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ｅ ａ ｖａ ｔ ｇ ｒ ｃ ｒ ｎ ｉ ｐ ｅ ｅ ｓｐ ｒ ｌ ｓ ｔ ｏ ｇ ｒａ ｔ— ｌ ｃ ｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ｃ ｒ ｄ ｎ ａ ｅ ｗｉ ｏ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｎｓ ａ ａ ｌｔ ． ｔ ａ ｇ ｏ ｙ ａ ｃ ｒ ｓ ｏ ｅ ｃ ｐ ｂｉ ｙ ｈ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｍａ ｎ ｔ ｅ ｒｎ ｓ ｐ ｗｅ ｍｐ ｉ ｅ ； ｕ ｓ ｄ ｈ ｍ ｏ ｕ ａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｇ ｅ ｉ ｂ ａ ｉ ｇ ； ｏ ｒａ ｌ ｒ ｐ ｌ ｅｗｉ ｔ ｄ ｌｔｏ ｃ ｉ ｆ
由充 电 向放 电转换 或 由放 电向充 电转换过 程 中引入 续流 状态 ，以减 少 负载线 圈 中 电流 的突变 ，达 到减
小纹 波 的 目的。
点＿ｏ Ｉ Ｊ
在磁 悬浮轴 承 中，功 率放大 器 的作 用 是 向电磁 线 圈提供 控制 电流 ， 以产生所 需 要 的电磁 力 。磁 悬浮 轴承采 用 的功放有 线性 功率放 大器 和 开关功 率 放大 器 。线性 功率 放大 器一直 处于 放大 状态 ，其直 流损 耗大 ，效率低 ，常 用于 小功率 场合 。对功 率在 ６ ０ 以上 的应 用 中大 多采用 开关型 功 率放 大器 （ ０ Ｗ 简 图１ Ｗ 型 开关功 率放 大器 原理 图，其 工作 原 为Ｐ Ｍ
Ｉ 开 关 功 率 放 大 器 工 作 原 理
理 是 ：将 电流 的指令 信 号 和 实 际 电流 信号ｚ：较 ｌ ｌ ：
后 的偏 差信 号 ，经 比例 一 分 环 节调 节 后和 三 角载 积
波 比较 ，输 出Ｐ Ｍ Ｗ 波形 ，控 制 主 电路 开 关器 件 的通 断， 电流 随供 电电压 变化 。根 据Ｐ Ｍ 开关功 放 Ｗ型 原理 可知 ：在一段 时问 内，如果线 圈 电压 为＋ ，则 电流 上升 ；如果 电压 为一 ，则 电流下 降。在一个 时
ＧＡＯ Ｘｕ ｅ
（ ｌ ｎＪａ ｔｎ ｉｅｓｔ， ｌ ｎ １ ６ ２ ， ｉａ） Ｄａｉ ａ ｉｏｏ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉ Ｄａｉ １ ０ ８ Ｃｈ ｎ ｙ ａ Ａｂ ｔａ ｔ Ａｉ ｎ ｔｔ ｅｓ ｏ ｔｇｅｏ ｓｒ ｃ： ｍｉｇ ａ ｈ ｈ ｒａ ｆｔ － ｖ ｗｏ－ｅ ｅｌ ｌ ＰＷ Ｍ ｗｉｃ ｎｇｐ ｗｅ ｍｐ ｉ ｅ， ｎ ｒ ｅ－ ｖｅ ｓ ｔｈｉ ｏ ｒａ ｌｆ ｒ ａｋｉｄｏｆ ｈ ｅ －ｅ ｌ ｉ ｔ ｌ ＰＷ Ｍ ｗ ｉ ｈｎｇｐ ｗｅ ｍｐ ｉ ｓ ｔ ｉ ｏ ｒａ ｌ－ ｃ ・
开关功率放 大器 ，阐述 了三 电平 Ｐ Ｍ开关 功率放 大器 的基 本工 作原理 ，设计 出一种新 的三 电平 Ｐ Ｍ开 Ｗ Ｗ 关功率放大 器 。分 析表 明，这种功 率放大器 相对于 普通 的两 电平 Ｐ Ｍ开关功率放 大器 ，具有 电流 纹波 Ｗ 小、功率损耗 小和 抗 电磁干扰 能力 强等优 点 ，并 具有 良好 的动态 响应 能力 。
关键 词 ： 磁 悬浮 轴 承 ； 功 率放 大器 ； 脉 宽调 制
中图分类号 ：Ｔ ９ ０ ２ Ｎ ２ ． ＋ Ｍ ３ ． ；Ｔ ７ ２ ７５
文献标识码：Ａ
ຫໍສະໝຸດ Baidu
文章编号 ：１ ０ — １ ５ ２ １ ） 卜０ ０— ３ ０ ７ ３ ７ （０ ０ ０ ０ ７ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｗ ｅ ｍ ｐｌｆｅ ｏ ａ ｎ ｔｃ Ｂｅ ｒ ｎ ｓ ｓ ｇ ｆＰｏ ｒＡ ｉ ｒｆ ｒＭ ｇ ｅ ｉ ａ ｉ ｇ ｉ
磁悬浮轴承功率放大器设计
电工电气 （０ ０ ． ２ １ １ Ｎｏ ）
磁 悬 浮轴 承 功 率 放 大器 设 计
高雪
（ 大连 交通 大学 ，辽宁 大连 １ ６ ２ ） １Ｏ８
摘 要 ： 针对 普通 的两 电平 Ｐ Ｍ开关功 率放大器 的不足 ，提 出了在 磁悬浮 轴承 中采 用三 电平 Ｐ Ｍ Ｗ Ｗ
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磁 悬浮轴 承是采 用 可控 的磁 悬浮 力支 撑 高速 旋
电磁干扰 严重 。
针 对 以上 不 足 ，本 文设 计 了一种 三 电平 Ｐ Ｍ Ｗ 开 关 功率 放大器 。所 谓三 电平是 指在 电磁线 圈中 电流
转 电机 转子及 负载 重量 的新型轴 承 。磁悬 浮轴 承相 比于传 统 的轴 承具有 高速 度 、无 润滑 、无 磨损 、无 机 械噪 声 、不 需密封 、 高精度 、寿命 长等 一系 列优
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由充 电 向放 电转换 或 由放 电向充 电转换过 程 中引入 续流 状态 ，以减 少 负载线 圈 中 电流 的突变 ，达 到减
小纹 波 的 目的。
点＿ｏ Ｉ Ｊ
在磁 悬浮轴 承 中，功 率放大 器 的作 用 是 向电磁 线 圈提供 控制 电流 ， 以产生所 需 要 的电磁 力 。磁 悬浮 轴承采 用 的功放有 线性 功率放 大器 和 开关功 率 放大 器 。线性 功率 放大 器一直 处于 放大 状态 ，其直 流损 耗大 ，效率低 ，常 用于 小功率 场合 。对功 率在 ６ ０ 以上 的应 用 中大 多采用 开关型 功 率放 大器 （ ０ Ｗ 简 图１ Ｗ 型 开关功 率放 大器 原理 图，其 工作 原 为Ｐ Ｍ