【摘 要】
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磁悬浮轴承在工业上应用越来越广泛,对电控系统的要求不断提高。为了提高功率电源的功率密度和功率因数,以及减小控制器体积并提高其可靠性,本文对磁悬浮轴承的集成控制器和开关功率电源进行了深入研究。首先,本文研制了一款具有功率因数矫正功能的开关功率电源;其次,研制了基于FPGA芯片的两自由度磁悬浮轴承集成控制器,将位置控制器、功率放大器的电流控制部分、PFC控制器和DC/DC变换器控制器进行整合,并设计了
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磁悬浮轴承在工业上应用越来越广泛,对电控系统的要求不断提高。为了提高功率电源的功率密度和功率因数,以及减小控制器体积并提高其可靠性,本文对磁悬浮轴承的集成控制器和开关功率电源进行了深入研究。首先,本文研制了一款具有功率因数矫正功能的开关功率电源;其次,研制了基于FPGA芯片的两自由度磁悬浮轴承集成控制器,将位置控制器、功率放大器的电流控制部分、PFC控制器和DC/DC变换器控制器进行整合,并设计了适用于磁悬浮轴承系统的模糊PID控制算法;最后,对所研制的开关功率电源和集成控制器进行了性能测试,并将其与本实验室已有的位置传感器和功率放大器的换能电路和驱动电路相结合,搭建了磁悬浮轴承1的电控系统,并应用于五自由度磁悬浮轴承系统试验台。开关功率电源的性能测试结果表明:在输入电压为AC220V条件下,开关功率电源最大输出电压为DC250V,最大输出功率为3k W,满足设计要求。集成控制器的性能测试结果表明:集成控制器的控制精度达到99%,阶跃响应时间小于0.2s,满足设计要求。在集成控制器上采用了模糊PID控制算法,实现了转子稳定悬浮和高速旋转。结果表明:基于FPGA设计的集成控制器控制精度高、运算速度快、占用空间小,完全能够满足磁悬浮轴承系统的需要。
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