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磁悬浮轴承作为一种新颖的高性能支承部件,具有传统轴承无可比拟的许多优点,吸引着全世界范围内各国学者和各领域用户的极大关注。磁轴承在国外已有很多成功的应用实例,而国内对于磁轴承的研究刚刚进入应用开发阶段,还有许多应用问题有待解决。其中重要问题之一就是为磁轴承系统供电电源的问题。随着磁轴承技术的发展,对为磁轴承供电的电源要求越来越高,而目前在磁轴承系统中采用的是线性电源或开关电源与线性功率放大器的组合和直接整流电源与开关功率放大器的组合,不能完全满足磁轴承技术发展的需求。因此,针对这一问题,本文就磁轴承用开关电源的设计及其智能化的实现作了探索性研究。
本文首先介绍了本次研制的智能开关电源的现实意义和需要达到的指标要求,在对开关电源的原理介绍的基础上,确定了电源的系统整体设计方案和控制回路方案。接着,介绍了四种带变压隔离器的电路拓扑结构,分析它们的优缺点,对全桥变换电路的运行模式和工作原理进行了分析,确定了电源主电路的初步方案,即采用全桥式电路拓扑结构,并对主电路中的整流滤波电路、吸收回路、EMI滤波器和高频变压器进行了设计。然后,以美国TI公司的TMS320LF2407A型数字信号处理器(DSP)为核心设计了控制电路,并以模糊控制理论为基础设计了一种用于磁轴承系统的智能控制算法,实现了智能控制的目的。最后,使用MATLAB软件的Simulink模块进行了电源的仿真,并将实验所得波形图与仿真波形图进行了对比。
实验结果表明,本文所介绍的电源装置达到了设计要求。