CN108167330A - 一种磁悬浮轴承供电系统及其控制方法 - Google Patents

一种磁悬浮轴承供电系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮轴承供电系统及其控制方法，该系统包括：整流滤波电路(1)，对交流输入电源进行整流滤波处理，得到第一直流母线电压后分为两路，其中一路第一直流母线电压为所述磁悬浮轴承所属电机(6)的电机控制器(5)供电；取电电路(9)，自另一路第一直流母线电压处取电，得到第二直流母线电压；第二直流母线电压，在所述DC‑DC电源(2)允许的输入电压范围内；DC‑DC电源(2)，将所述第二直流母线电压转换为第三直流母线电压，并供电至所述磁悬浮轴承(3)的轴承控制器(4)。本发明的方案，可以克服现有技术中供电稳定性差、结构复杂和可靠性差等缺陷，实现供电稳定性好、结构简单和可靠性好的有益效果。

Description

一种磁悬浮轴承供电系统及其控制方法
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承供电系统及其控制方法。
背景技术
磁悬浮轴承(Magnetic Bearing)，是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。在磁悬浮轴承系统的电源设计中，需要解决的一个最关键的可靠性问题是，如何在电机高速运行时突然断电的情况下仍能保持轴的悬浮直到轴停止旋转。
在一种磁悬浮轴承的电动机电源控制系统中，轴承控制器的低压电源由DC-DC电源提供，而轴承控制器中逆变模块的电源则直接由主电源的直流母线电压提供。因为此直流母线电压同时给电机供电，在电机运行过程中，由于负载的变化，直流母线电压会有波动，会直接影响磁悬浮轴承的控制效果。
现有技术中，存在供电稳定性差、结构复杂和可靠性差等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种磁悬浮轴承供电系统及其控制方法，以解决现有技术中轴承控制器中逆变模块的电源则直接由主电源的直流母线电压提供导致供电稳定性差的问题，达到提升供电稳定性的效果。
本发明提供一种磁悬浮轴承供电系统，包括：整流滤波电路、取电电路和DC-DC电源；其中，所述整流滤波电路，用于对交流输入电源进行整流滤波处理，得到第一直流母线电压后分为两路，其中一路所述第一直流母线电压为所述磁悬浮轴承所属电机的电机控制器供电；所述取电电路，用于自另一路所述第一直流母线电压处取电，得到第二直流母线电压；所述第二直流母线电压，在所述DC-DC电源允许的输入电压范围内；所述DC-DC电源，用于将所述第二直流母线电压转换为第三直流母线电压，并供电至所述磁悬浮轴承的轴承控制器。
可选地，所述取电电路，包括：控制开关和分压电阻；其中，所述控制开关和所述分压电阻并联设置，用于：当所述交流输入电源未断电、且所述第一直流母线电压在设定电压范围内时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压；或者，当所述交流输入电源未断电、但所述第一直流母线电压高于所述设定电压范围的上限时，使所述控制开关处于断开状态，以通过所述分压电阻所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压；或者，当所述交流输入电源断电时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路将所述电机发的电提取至所述DC-DC电源。
可选地，所述分压电阻的阻值，为所述设定电压范围的上限与所述输入电压范围的上限的差值，再除以所述DC-DC电源的设定输入电流的结果。
可选地，其中，所述控制开关，包括：电磁阀、电动阀、机械开关、功率开关管中的至少之一；和/或，所述分压电阻，包括：滑动变阻器。
可选地，其中，所述电机发的电，用于维持所述磁悬浮轴承继续运行直至所述电机停止运转；和/或，所述电机控制器，还用于对所述电机发的电进行升压处理，并反馈至所述第一直流母线电压处。
可选地，还包括：开关控制电路；所述开关控制电路，用于控制所述控制开关的接通或断开，以使所述控制开关处于接通状态或断开状态。
可选地，还包括：电压检测电路；所述电压检测电路，用于检测所述第一直流母线电压的大小是否符合所述设定电压范围。
与上述系统相匹配，本发明另一方面提供一种磁悬浮轴承供电系统的控制方法，包括：通过所述整流滤波电路，对交流输入电源进行整流滤波处理，得到第一直流母线电压后分为两路，其中一路所述第一直流母线电压为所述磁悬浮轴承所属电机的电机控制器供电；通过所述取电电路，自另一路所述第一直流母线电压处取电，得到第二直流母线电压；所述第二直流母线电压，在所述DC-DC电源允许的输入电压范围内；通过所述DC-DC电源，将所述第二直流母线电压转换为第三直流母线电压，并供电至所述磁悬浮轴承的轴承控制器。
可选地，当所述取电电路包括：控制开关和分压电阻时，通过所述取电电路自另一路所述第一直流母线电压处取电，包括：当所述交流输入电源未断电、且所述第一直流母线电压在设定电压范围内时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压；或者，当所述交流输入电源未断电、但所述第一直流母线电压高于所述设定电压范围的上限时，使所述控制开关处于断开状态，以通过所述分压电阻所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压；或者，当所述交流输入电源断电时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路将所述电机发的电提取至所述DC-DC电源。
可选地，通过所述控制开关所在支路将所述电机发的电提取至所述DC-DC电源，包括：通过所述电机发的电，维持所述磁悬浮轴承继续运行直至所述电机停止运转；和/或，通过所述电机控制器，对所述电机发的电进行升压处理，并反馈至所述第一直流母线电压处。
可选地，还包括：当所述磁悬浮轴承供电系统还包括开关控制电路时，通过所述开关控制电路，控制所述控制开关的接通或断开，以使所述控制开关处于接通状态或断开状态；和/或，当所述磁悬浮轴承供电系统还包括电压检测电路时，通过所述电压检测电路，检测所述第一直流母线电压的大小是否符合所述设定电压范围。
本发明的方案，通过使磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，DC-DC电源通过一个由分压电阻和开关组成的并联电路从直流母线电压取电，保证了DC-DC电源不会因为直流母线电压升高而损坏，拓宽了DC-DC电源的工作范围；解决了直流母线电压波动影响磁悬浮轴承控制稳定性的问题，提升了供电稳定性。
进一步，本发明的方案，通过使磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，还解决了因直流母线电压超出了DC-DC电源允许输入的最大值而损坏DC-DC电源以及损坏整个磁悬浮轴承系统的问题，提升了供电可靠性。
进一步，本发明的方案，通过使磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，结构简单，降低了轴承控制器功率器件选型难度和成本；解决了直流母线电压较高，轴承控制器功率器件选型难、成本高、控制难的问题。
进一步，本发明的方案，通过电压检测电路用于检测直流母线电压的大小，并将这个值反馈给开关控制电路，开关控制电路根据这个值来控制开关的通和断，提升了供电稳定性和可靠性，提高了磁悬浮轴承系统的可靠性，避免了因交流输入电源异常断电导致整个系统损坏的问题；提高了磁悬浮轴承系统运行的稳定性；还解决了在交流输入电源异常断电时不能保持轴悬浮的问题。
由此，本发明的方案，通过开关和分压电阻构成的并联电路，直接自直流母线电压处取电，使得磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，解决现有技术中轴承控制器中逆变模块的电源则直接由主电源的直流母线电压提供导致供电稳定性差的问题，从而，克服现有技术中供电稳定性差、结构复杂和可靠性差的缺陷，实现供电稳定性好、结构简单和可靠性好的有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的磁悬浮轴承供电系统的一实施例的结构示意图；
图2为本发明的磁悬浮轴承供电系统的一实施例的电路原理示意图；
图3为本发明的磁悬浮轴承供电系统的一实施例的异常断电时能量流动路径示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-整流滤波电路；2-DC-DC电源；3-磁悬浮轴承；4-轴承控制器；5-电机控制器；6-电机；7-电压检测电路；8-开关控制电路；9-取电电路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在一种磁悬浮轴承的电动机电源控制系统中，轴承控制器的低压电源由DC-DC电源提供，而轴承控制器中逆变模块的电源则直接由主电源的直流母线电压提供。当输入电源较高时，如为三相交流电输入时，直流母线电压较高，此时由于轴承控制器的逆变模块直接由直流母线供电，所以在器件选型(例如：轴承控制器的选型)时，难度较大，并且成本较高，控制难度也较大。
在一种轴承供电系统中，在输入电源正常时，其高压DC-DC电源不工作，仅在输入电源异常时才工作。同样存在母线电压高、母线电压波动等因素对磁悬浮轴承控制的影响。
在另一种轴承供电系统中，由AC-DC电源和DC-DC电源共同组成。此方案需要两个电源，结构复杂，反而降低了系统的可靠性，而且成本也高。
根据本发明的实施例，提供了一种磁悬浮轴承供电系统，如图1所示本发明的系统的一实施例的结构示意图。该磁悬浮轴承供电系统可以包括：整流滤波电路1、取电电路9和DC-DC电源2。
在一个可选例子中，所述整流滤波电路1，可以用于对交流输入电源进行整流滤波处理，得到第一直流母线电压后分为两路，其中一路所述第一直流母线电压为所述磁悬浮轴承所属电机6的电机控制器5供电。
例如：整流滤波电路1，可以包括：整流电路和滤波线路。其中，所述整流电路，可以用于对交流输入电源进行整流处理，得到第一直流母线电压，并为所述磁悬浮轴承所属电机6的电机控制器5供电。所述滤波电路，可以用于对所述第一直流母线电压进行滤波处理后，再提供至所述电机控制器5、所述取电电路9中的至少之一。
例如：交流输入电源通过整流滤波电路1进行整流滤波后，变成高压的直流母线电压(例如：直流母线电压Ub)。该直流母线电压Ub中的一部分，提供给电机控制器5，用于电机6的控制。
在一个可选例子中，所述取电电路9，可以用于自另一路所述第一直流母线电压处取电，得到第二直流母线电压。其中，所述第二直流母线电压，在所述DC-DC电源2允许的输入电压范围内。
例如：另一部分先通过一个由分压电阻R和开关K组成的并联电路(即取电电路9)，再提供给DC-DC电源2。
在一个可选例子中，所述DC-DC电源2，可以用于将所述第二直流母线电压转换为第三直流母线电压，并供电至所述磁悬浮轴承3的轴承控制器4。其中，所述第三直流母线电压，在所述轴承控制器4允许的供电电压范围内。
例如：磁悬浮轴承系统通过DC-DC电源直接从直流母线电压取电的供电方案。DC-DC电源直接从直流母线电压取电，轴承控制器全部由DC-DC电源供电。
例如：该DC-DC电源2，先将由取电电路9提供的直流母线电压转换成稳定的低压的直流电压，再提供给轴承控制器4，用于磁悬浮轴承3的控制。
例如：轴承控制器4全部用电都是由DC-DC电源2提供。
由此，通过使磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，提高了磁悬浮轴承系统运行的稳定性，解决了直流母线电压波动影响磁悬浮轴承控制稳定性的问题，提升了供电可靠性。
可选地，所述取电电路9，可以包括：控制开关(例如：开关K)和分压电阻(例如：分压电阻R)，可以参见图2和图3所示的例子。
其中，所述控制开关和所述分压电阻并联设置。
例如：磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，DC-DC电源通过一个由分压电阻和开关组成的并联电路从直流母线电压取电。
例如：取电电路9可以包括开关K和分压电阻R等。
由此，通过控制开关和分压电阻的配合设置，可以使磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，降低了轴承控制器功率器件选型难度和成本，解决了直流母线电压较高，轴承控制器功率器件选型难、成本高、控制难的问题。
更可选地，所述分压电阻的阻值，为所述设定电压范围的上限与所述输入电压范围的上限的差值，再除以所述DC-DC电源2的设定输入电流的结果。
由此，通过基于直流母线的设定电压范围的上限与输入电压范围的上限的差值、以及DC-DC电源的设定输入电流，确定分压电阻的阻值，确定方式简便，且根据确定的电阻进行分压，分压精准性好，有利于提升取电可靠性和安全性。
更可选地，所述控制开关，可以包括：电磁阀、电动阀、机械开关、功率开关管中的至少之一。
更可选地，所述分压电阻，可以包括：滑动变阻器。
由此，通过多种形式的控制开关、分压电阻，有利于提升电压提取及控制的灵活性和便捷性。
在一个可选具体例中，所述控制开关和所述分压电阻并联设置的结构，可以用于：当所述交流输入电源未断电、且所述第一直流母线电压在设定电压范围内时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压。
例如：当交流输入电源正常时，磁悬浮轴承系统正常工作，电机控制器5处于正向驱动状态，电机6正常平稳运行。此时直流母线电压稳定，其电压值Ub是在DC-DC电源2的允许输入范围内，电压检测电路7同步检测直流母线电压的大小，并反馈给开关控制电路8，开关K处于闭合状态，直流母线电压直接提供给DC-DC电源2。
在一个可选具体例中，所述控制开关和所述分压电阻并联设置的结构，还可以用于：当所述交流输入电源未断电、但所述第一直流母线电压高于所述设定电压范围的上限时，使所述控制开关处于断开状态，以通过所述分压电阻所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压。
例如：当交流输入电压幅值有波动或者电机6负载有波动时，此时必然导致直流母线电压的波动，在极限情况下，直流母线电压的值会超过DC-DC电源2允许输入的最大值。当这种情况出现时，如果不及时进行处理，将有可能损坏DC-DC电源2，进而损坏整个磁悬浮系统。为了解决该问题，本发明提出的解决方案可以如下：
当电压检测电路7检测到直流母线电压上升到一定值时，开关控制电路8控制开关K断开，直流母线电压通过分压电阻R再连接到DC-DC电源2，此时在分压电阻R上产生一个压降Ur，DC-DC电源的2输入电压Ud＝Ub-Ur，从而减少了DC-DC电源输入电压Ud的值。
其中，分压电阻R的取值原则为：根据直流母线电压有可能出现的最大值Ubmax，以及DC-DC电源2的输入电流Ir，得到此时DC-DC电源2的最大输入电压Udmax＝Ubmax-R*Ir，Udmax要在DC-DC电源2允许的输入电压范围内。
经过上述处理后，保证了DC-DC电源2不会因为直流母线电压升高而损坏，拓宽了DC-DC电源2的工作范围；同时，因DC-DC电源2具有稳压作用，其输出仍然为一个稳定的值，不会影响到磁悬浮轴承3的控制。
在一个可选具体例中，所述控制开关和所述分压电阻并联设置的结构，还可以用于：当所述交流输入电源断电时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路将作为发电机使用的所述电机6发的电提取至所述DC-DC电源2。
例如：当交流输入电源异常断电时，此时电机6作为发电机运行，电机控制器5处于正向制动状态，将电机6发的电进行升压处理，并反馈给直流母线电压，维持直流母线电压在一个合理的范围。
此时开关K闭合，DC-DC电源2直接从直流母线电压取电，维持磁悬浮轴承继续工作，直到电机转速降为零。
此时电机控制器5停止工作，直流母线压逐渐下降，磁悬浮轴承控制器4停止工作，如图2所示。也就实现了在电机高速运行时突然断电的情况下仍能保持轴的悬浮直到轴停止旋转的功能，避免了整个系统的损坏。
例如：本发明提出的不论系统处于何种状态轴承控制器都是从DC-DC电源取电的方案，还有一个优势，DC-DC电源的输出电压相对直流母线电压较低，故轴承控制器的功率器件选型方便，成本也低，控制难度也相应降低。
例如：本发明中，轴承控制器全部用电都是由DC-DC电源提供，可以解决轴承控制器功率模块电压不稳等问题，可以达到技术效果为由于DC-DC电源的输出电压相对直流母线电压较低，故轴承控制器的功率器件选型方便，成本也低，控制难度也相应降低，提高了磁悬浮轴承系统的可靠性。
由此，DC-DC电源通过一个由分压电阻和开关组成的并联电路从直流母线电压取电，保证了DC-DC电源不会因为直流母线电压升高而损坏，拓宽了DC-DC电源的工作范围；解决了因直流母线电压超出了DC-DC电源允许输入的最大值而损坏DC-DC电源以及损坏整个磁悬浮轴承系统的问题，供电稳定性好、可靠性高。
具体地，所述电机6发的电，可以用于维持所述磁悬浮轴承3继续运行直至所述电机6停止运转。
具体地，所述电机控制器5，还可以用于对所述电机6发的电进行升压处理，并反馈至所述第一直流母线电压处。
由此，通过在交流输入电源断电时使电机作为发电机，并利用电机发的电维持磁悬浮轴承继续工作，提高了磁悬浮轴承系统的可靠性，避免了因交流输入电源异常断电导致整个系统损坏的问题，提升了磁悬浮轴承运行的稳定性和安全性；解决了在交流输入电源异常断电时不能保持轴悬浮的问题。
在一个可选实施方式中，还可以包括：开关控制电路8。
在一个可选例子中，所述开关控制电路8，可以用于控制所述控制开关的接通或断开，以使所述控制开关处于接通状态或断开状态。
例如：开关控制电路根据这个值来控制开关的通和断。
由此，通过开关控制电路对控制开关进行控制，有利于提升取电电路工作的灵活性和可靠性。
在一个可选实施方式中，还可以包括：电压检测电路7。
在一个可选例子中，所述电压检测电路7，可以用于检测所述第一直流母线电压的大小是否符合所述设定电压范围。
例如：电压检测电路用于检测直流母线电压的大小，并将这个值反馈给开关控制电路。
例如：磁悬浮轴承供电方案如图1所示。整个系统(即磁悬浮轴承供电系统)的主要部件，可以包括：整流滤波电路1、DC-DC电源2、磁悬浮轴承4及控制器(即磁悬浮轴承控制器3)、电机6及控制器(即电机控制器5)、电压检测电路7、开关控制电路8、以及取电电路9等。
例如：电压检测电路7用于检测直流母线电压(例如：直流母线电压Ub)的大小，并将这个值反馈给开关控制电路8，开关控制电路8根据这个值来控制开关K的通和断。
由此，通过电压检测电路检测整流滤波电路输出的直流母线电压的大小，可以提升磁悬浮轴承供电的稳定性和安全性。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过使磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，还解决了因直流母线电压超出了DC-DC电源允许输入的最大值而损坏DC-DC电源以及损坏整个磁悬浮轴承系统的问题，提升了供电可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮轴承供电系统的一种磁悬浮轴承供电系统的控制方法。该磁悬浮轴承供电系统的控制方法可以包括：
(1)通过所述整流滤波电路1，对交流输入电源进行整流滤波处理，得到第一直流母线电压后分为两路，其中一路所述第一直流母线电压为所述磁悬浮轴承所属电机6的电机控制器5供电。
例如：整流滤波电路1，可以包括：整流电路和滤波线路。其中，所述整流电路，可以用于对交流输入电源进行整流处理，得到第一直流母线电压，并为所述磁悬浮轴承所属电机6的电机控制器5供电。所述滤波电路，可以用于对所述第一直流母线电压进行滤波处理后，再提供至所述电机控制器5、所述取电电路9中的至少之一。
例如：交流输入电源通过整流滤波电路1进行整流滤波后，变成高压的直流母线电压(例如：直流母线电压Ub)。该直流母线电压Ub中的一部分，提供给电机控制器5，用于电机6的控制。
(2)通过所述取电电路9，自另一路所述第一直流母线电压处取电，得到第二直流母线电压。其中，所述第二直流母线电压，在所述DC-DC电源2允许的输入电压范围内。
例如：另一部分先通过一个由分压电阻R和开关K组成的并联电路(即取电电路9)，再提供给DC-DC电源2。
(3)通过所述DC-DC电源2，将所述第二直流母线电压转换为第三直流母线电压，并供电至所述磁悬浮轴承3的轴承控制器4。其中，所述第三直流母线电压，在所述轴承控制器4允许的供电电压范围内。
例如：磁悬浮轴承系统通过DC-DC电源直接从直流母线电压取电的供电方案。DC-DC电源直接从直流母线电压取电，轴承控制器全部由DC-DC电源供电。
例如：该DC-DC电源2，先将由取电电路9提供的直流母线电压转换成稳定的低压的直流电压，再提供给轴承控制器4，用于磁悬浮轴承3的控制。
例如：轴承控制器4全部用电都是由DC-DC电源2提供。
由此，通过使磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，提高了磁悬浮轴承系统运行的稳定性，解决了直流母线电压波动影响磁悬浮轴承控制稳定性的问题，提升了供电可靠性。
在一个可选例子中，当所述取电电路9可以包括：控制开关(例如：开关K)和分压电阻(例如：分压电阻R)时，通过所述取电电路9自另一路所述第一直流母线电压处取电，可以包括：
(21)当所述交流输入电源未断电、且所述第一直流母线电压在设定电压范围内时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压。
(22)当所述交流输入电源未断电、但所述第一直流母线电压高于所述设定电压范围的上限时，使所述控制开关处于断开状态，以通过所述分压电阻所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压。
(23)当所述交流输入电源断电时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路将作为发电机使用的所述电机6发的电提取至所述DC-DC电源2。
由此，DC-DC电源通过一个由分压电阻和开关组成的并联电路从直流母线电压取电，保证了DC-DC电源不会因为直流母线电压升高而损坏，拓宽了DC-DC电源的工作范围；解决了因直流母线电压超出了DC-DC电源允许输入的最大值而损坏DC-DC电源以及损坏整个磁悬浮轴承系统的问题，供电稳定性好、可靠性高。
可选地，通过所述控制开关所在支路将作为发电机使用的所述电机6发的电提取至所述DC-DC电源2，可以包括：通过所述电机6发的电，维持所述磁悬浮轴承3继续运行直至所述电机6停止运转。
可选地，通过所述控制开关所在支路将作为发电机使用的所述电机6发的电提取至所述DC-DC电源2，还可以包括：通过所述电机控制器5，对所述电机6发的电进行升压处理，并反馈至所述第一直流母线电压处。
由此，通过在交流输入电源断电时使电机作为发电机，并利用电机发的电维持磁悬浮轴承继续工作，提高了磁悬浮轴承系统的可靠性，避免了因交流输入电源异常断电导致整个系统损坏的问题，提升了磁悬浮轴承运行的稳定性和安全性；解决了在交流输入电源异常断电时不能保持轴悬浮的问题。
在一个可选实施方式中，还可以包括：当所述磁悬浮轴承供电系统还可以包括开关控制电路8时，通过所述开关控制电路8，控制所述控制开关的接通或断开，以使所述控制开关处于接通状态或断开状态。
由此，通过开关控制电路对控制开关进行控制，有利于提升取电电路工作的灵活性和可靠性。
在一个可选实施方式中，还可以包括：当所述磁悬浮轴承供电系统还可以包括电压检测电路7时，通过所述电压检测电路7，检测所述第一直流母线电压的大小是否符合所述设定电压范围。
由此，通过电压检测电路检测整流滤波电路输出的直流母线电压的大小，可以提升磁悬浮轴承供电的稳定性和安全性。
在一个可选实施方式中，本发明提出的一种磁悬浮轴承供电方案如图1所示。整个系统(即磁悬浮轴承供电系统)的主要部件，可以包括：整流滤波电路1、DC-DC电源2、磁悬浮轴承4及控制器(即磁悬浮轴承控制器3)、电机6及控制器(即电机控制器5)、电压检测电路7、开关控制电路8、以及取电电路9等，其中，取电电路9可以包括开关K和分压电阻R等。高磁悬浮轴承供电系统的工作原理如下：
(1)交流输入电源通过整流滤波电路1进行整流滤波后，变成高压的直流母线电压(例如：直流母线电压Ub)。
可选地，该直流母线电压Ub中的一部分，提供给电机控制器5，用于电机6的控制。
可选地，另一部分先通过一个由分压电阻R和开关K组成的并联电路(即取电电路9)，再提供给DC-DC电源2。
其中，该DC-DC电源2，先将由取电电路9提供的直流母线电压转换成稳定的低压的直流电压，再提供给轴承控制器4，用于磁悬浮轴承3的控制。
特别地是，轴承控制器4全部用电都是由DC-DC电源2提供。
可选地，电压检测电路7用于检测直流母线电压(例如：直流母线电压Ub)的大小，并将这个值反馈给开关控制电路8，开关控制电路8根据这个值来控制开关K的通和断。
在一个可选例子中，本发明的磁悬浮轴承供电方案，具体工作过程如下所述：
(1)当交流输入电源正常时，磁悬浮轴承系统正常工作，电机控制器5处于正向驱动状态，电机6正常平稳运行。此时直流母线电压稳定，其电压值Ub是在DC-DC电源2的允许输入范围内，电压检测电路7同步检测直流母线电压的大小，并反馈给开关控制电路8，开关K处于闭合状态，直流母线电压直接提供给DC-DC电源2。
(2)当交流输入电压幅值有波动或者电机6负载有波动时，此时必然导致直流母线电压的波动，在极限情况下，直流母线电压的值会超过DC-DC电源2允许输入的最大值。当这种情况出现时，如果不及时进行处理，将有可能损坏DC-DC电源2，进而损坏整个磁悬浮系统。为了解决该问题，本发明提出的解决方案可以如下：
(21)当电压检测电路7检测到直流母线电压上升到一定值时，开关控制电路8控制开关K断开，直流母线电压通过分压电阻R再连接到DC-DC电源2，此时在分压电阻R上产生一个压降Ur，DC-DC电源的2输入电压Ud＝Ub-Ur，从而减少了DC-DC电源输入电压Ud的值。
其中，分压电阻R的取值原则为：根据直流母线电压有可能出现的最大值Ubmax，以及DC-DC电源2的输入电流Ir，得到此时DC-DC电源2的最大输入电压Udmax＝Ubmax-R*Ir，Udmax要在DC-DC电源2允许的输入电压范围内。
经过上述处理后，保证了DC-DC电源2不会因为直流母线电压升高而损坏，拓宽了DC-DC电源2的工作范围；同时，因DC-DC电源2具有稳压作用，其输出仍然为一个稳定的值，不会影响到磁悬浮轴承3的控制。
(22)当交流输入电源异常断电时，此时电机6作为发电机运行，电机控制器5处于正向制动状态，将电机6发的电进行升压处理，并反馈给直流母线电压，维持直流母线电压在一个合理的范围。
此时开关K闭合，DC-DC电源2直接从直流母线电压取电，维持磁悬浮轴承继续工作，直到电机转速降为零。
此时电机控制器5停止工作，直流母线压逐渐下降，磁悬浮轴承控制器4停止工作，如图2所示。也就实现了在电机高速运行时突然断电的情况下仍能保持轴的悬浮直到轴停止旋转的功能，避免了整个系统的损坏。
另外，相比于其它方案，本发明提出的不论系统处于何种状态轴承控制器都是从DC-DC电源取电的方案，还有一个优势，DC-DC电源的输出电压相对直流母线电压较低，故轴承控制器的功率器件选型方便，成本也低，控制难度也相应降低。
例如：本发明中，轴承控制器全部用电都是由DC-DC电源提供，可以解决轴承控制器功率模块电压不稳等问题，可以达到技术效果为由于DC-DC电源的输出电压相对直流母线电压较低，故轴承控制器的功率器件选型方便，成本也低，控制难度也相应降低，提高了磁悬浮轴承系统的可靠性。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图3所示的系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过使磁悬浮轴承控制器全部由DC-DC电源供电，结构简单，降低了轴承控制器功率器件选型难度和成本；解决了直流母线电压较高，轴承控制器功率器件选型难、成本高、控制难的问题。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种磁悬浮轴承供电系统，其特征在于，包括：整流滤波电路(1)、取电电路(9)和DC-DC电源(2)；其中，
所述整流滤波电路(1)，用于对交流输入电源进行整流滤波处理，得到第一直流母线电压后分为两路，其中一路所述第一直流母线电压为所述磁悬浮轴承所属电机(6)的电机控制器(5)供电；
所述取电电路(9)，用于自另一路所述第一直流母线电压处取电，得到第二直流母线电压；所述第二直流母线电压，在所述DC-DC电源(2)允许的输入电压范围内；
所述DC-DC电源(2)，用于将所述第二直流母线电压转换为第三直流母线电压，并供电至所述磁悬浮轴承(3)的轴承控制器(4)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述取电电路(9)，包括：控制开关和分压电阻；其中，
所述控制开关和所述分压电阻并联设置，用于：
当所述交流输入电源未断电、且所述第一直流母线电压在设定电压范围内时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压；或者，
当所述交流输入电源未断电、但所述第一直流母线电压高于所述设定电压范围的上限时，使所述控制开关处于断开状态，以通过所述分压电阻所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压；或者，
当所述交流输入电源断电时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路将所述电机(6)发的电提取至所述DC-DC电源(2)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分压电阻的阻值，为所述设定电压范围的上限与所述输入电压范围的上限的差值，再除以所述DC-DC电源(2)的设定输入电流的结果。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，其中，
所述控制开关，包括：电磁阀、电动阀、机械开关、功率开关管中的至少之一；
和/或，
所述分压电阻，包括：滑动变阻器。
5.根据权利要求2-4之一所述的系统，其特征在于，其中，
所述电机(6)发的电，用于维持所述磁悬浮轴承(3)继续运行直至所述电机(6)停止运转；
和/或，
所述电机控制器(5)，还用于对所述电机(6)发的电进行升压处理，并反馈至所述第一直流母线电压处。
6.根据权利要求2-5之一所述的系统，其特征在于，还包括：开关控制电路(8)；
所述开关控制电路(8)，用于控制所述控制开关的接通或断开，以使所述控制开关处于接通状态或断开状态。
7.根据权利要求1-6之一所述的系统，其特征在于，还包括：电压检测电路(7)；
所述电压检测电路(7)，用于检测所述第一直流母线电压的大小是否符合所述设定电压范围。
8.一种如权利要求1-7任一所述的磁悬浮轴承供电系统的控制方法，其特征在于，包括：
通过所述整流滤波电路(1)，对交流输入电源进行整流滤波处理，得到第一直流母线电压后分为两路，其中一路所述第一直流母线电压为所述磁悬浮轴承所属电机(6)的电机控制器(5)供电；
通过所述取电电路(9)，自另一路所述第一直流母线电压处取电，得到第二直流母线电压；所述第二直流母线电压，在所述DC-DC电源(2)允许的输入电压范围内；
通过所述DC-DC电源(2)，将所述第二直流母线电压转换为第三直流母线电压，并供电至所述磁悬浮轴承(3)的轴承控制器(4)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述取电电路(9)包括：控制开关和分压电阻时，
通过所述取电电路(9)自另一路所述第一直流母线电压处取电，包括：
当所述交流输入电源未断电、且所述第一直流母线电压在设定电压范围内时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压；或者，
当所述交流输入电源未断电、但所述第一直流母线电压高于所述设定电压范围的上限时，使所述控制开关处于断开状态，以通过所述分压电阻所在支路自所述第一直流母线电压处提取所述第二直流母线电压；或者，
当所述交流输入电源断电时，使所述控制开关处于接通状态，以通过所述控制开关所在支路将所述电机(6)发的电提取至所述DC-DC电源(2)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述控制开关所在支路将所述电机(6)发的电提取至所述DC-DC电源(2)，包括：
通过所述电机(6)发的电，维持所述磁悬浮轴承(3)继续运行直至所述电机(6)停止运转；
和/或，
通过所述电机控制器(5)，对所述电机(6)发的电进行升压处理，并反馈至所述第一直流母线电压处。
11.根据权利要求8-10之一所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述磁悬浮轴承供电系统还包括开关控制电路(8)时，通过所述开关控制电路(8)，控制所述控制开关的接通或断开，以使所述控制开关处于接通状态或断开状态；
和/或，
当所述磁悬浮轴承供电系统还包括电压检测电路(7)时，通过所述电压检测电路(7)，检测所述第一直流母线电压的大小是否符合所述设定电压范围。
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