CN110224656A - 一种基于磁悬浮轴承离心机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁悬浮轴承离心机构，包括微处理器，所述微处理器的输出端分别单向电连接有主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护，所述主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护的输出端分别单向电连接有主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器。本发明通过微处理器、主绕组PWM控制隔离与驱动、悬浮绕组PWM控制隔离与保护、主绕组功率变换器、悬浮绕组功率变换器、主绕组与母线电流检测、悬浮绕组电流检测、磁悬浮开关磁阻伺服电机、转子位置检测、悬浮位移检测、转子位置检测和悬浮位移检测的配合，分别改变转速给定值和转子偏心给定值，研究转子位置子系统与转速子系统的解耦效果。
Description
技术领域
本发明涉及磁悬浮技术领域，具体为一种基于磁悬浮轴承离心机构。
背景技术
伺服控制系统是工业自动化的重要组成部分，是自动化行业中实现精确定位、精准运行的必要设备，随着科学技术的日益发展，伺服控制系统已广泛地应用于工业、农业、军事等领域，如数控机床、机器人控制、大规模集成电路制造、办公自动化、柔性制造系统FMS、雷达、载人宇宙飞船与各种军用武器跟随系统等。
在使用者建设磁悬浮时，会用到磁悬浮轴承离心机构，最早的伺服控制系统主要采用的是电液位传运方式，这种方式虽然简单，但是工艺要求高、维护成本高、噪声大而且控制的灵活性也不好，会出现非线性强耦合和高速实时对象的伺服运动控制问题，降低了控制的速度和系统的可靠性，也大大降低磁悬浮轴承离心机构的控制精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁悬浮轴承离心机构，具备控制进度高的优点，解决了传统磁悬浮轴承离心机构控制进度低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于磁悬浮轴承离心机构，包括微处理器，所述微处理器的输出端分别单向电连接有主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护，所述主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护的输出端分别单向电连接有主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器，所述主绕组功率变换器的输出端单向电连接有主绕组与母线电流检测，所述悬浮绕组功率变换器的输出端单向单向电连接有悬浮绕组电流检测，所述主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器的输出端均单向电连接有磁悬浮开关磁阻伺服电机，所述磁悬浮开关磁阻伺服电机的输出端分别单向电连接有转子位置检测和悬浮位移检测，所述转子位置检测、悬浮位移检测、主绕组与母线电流检测和转子位置检测的输出端均与微处理器的输入端单向电连接。
优选的，所述微处理器的输入端单向电连接有系统保护，所述微处理器的输出端双向电连接有显示与人机接口。
优选的，所述微处理器采用高速DSP芯片和复杂可编程逻辑门阵列CPLD。
优选的，所述磁悬浮开关磁阻伺服电机的参数为12/8结构、额定功率5kW和额定转速20000r/min的五自由度。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过微处理器、主绕组PWM控制隔离与驱动、悬浮绕组PWM控制隔离与保护、主绕组功率变换器、悬浮绕组功率变换器、主绕组与母线电流检测、悬浮绕组电流检测、磁悬浮开关磁阻伺服电机、转子位置检测、悬浮位移检测、转子位置检测和悬浮位移检测的配合，分别改变转速给定值和转子偏心给定值，研究转子位置子系统与转速子系统的解耦效果，完成了伺服电机的优化设计，实现了磁悬浮开关磁阻伺服电机的转子位置子系统与转速子系统的非线性解耦控制，解决了传统磁悬浮轴承离心机构控制进度低的问题。
2、本发明通过系统保护，可对微处理器运行时提供保护，防止微处理器运行崩溃，避免磁悬浮系统出现故障，通过显示与人机接口，便于工程师调取信息，同时也便于工程师对微处理器进行程序操作，通过微处理器采用高速DSP芯片和复杂可编程逻辑门阵列CPLD，大大提高控制系统的速度，通过磁悬浮开关磁阻伺服电机的参数为12/8结构、额定功率5kW和额定转速20000r/min的五自由度，增强磁悬浮开关磁阻伺服电机的性能。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明磁悬浮开关磁阻伺服电机参数表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
请参阅图1-2，一种基于磁悬浮轴承离心机构，包括微处理器，微处理器的输入端单向电连接有系统保护，通过系统保护，可对微处理器运行时提供保护，防止微处理器运行崩溃，避免磁悬浮系统出现故障，所述微处理器的输出端双向电连接有显示与人机接口，通过显示与人机接口，便于工程师调取信息，同时也便于工程师对微处理器进行程序操作，微处理器采用高速DSP芯片和复杂可编程逻辑门阵列CPLD，通过微处理器采用高速DSP芯片和复杂可编程逻辑门阵列CPLD，大大提高控制系统的速度，所述微处理器的输出端分别单向电连接有主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护，所述主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护的输出端分别单向电连接有主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器，所述主绕组功率变换器的输出端单向电连接有主绕组与母线电流检测，所述悬浮绕组功率变换器的输出端单向单向电连接有悬浮绕组电流检测，所述主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器的输出端均单向电连接有磁悬浮开关磁阻伺服电机，磁悬浮开关磁阻伺服电机的参数为12/8结构、额定功率5kW和额定转速20000r/min的五自由度，通过磁悬浮开关磁阻伺服电机的参数为12/8结构、额定功率5kW和额定转速20000r/min的五自由度，增强磁悬浮开关磁阻伺服电机的性能，所述磁悬浮开关磁阻伺服电机的输出端分别单向电连接有转子位置检测和悬浮位移检测，所述转子位置检测、悬浮位移检测、主绕组与母线电流检测和转子位置检测的输出端均与微处理器的输入端单向电连接，通过微处理器、主绕组PWM控制隔离与驱动、悬浮绕组PWM控制隔离与保护、主绕组功率变换器、悬浮绕组功率变换器、主绕组与母线电流检测、悬浮绕组电流检测、磁悬浮开关磁阻伺服电机、转子位置检测、悬浮位移检测、转子位置检测和悬浮位移检测的配合，分别改变转速给定值和转子偏心给定值，研究转子位置子系统与转速子系统的解耦效果，完成了伺服电机的优化设计，实现了磁悬浮开关磁阻伺服电机的转子位置子系统与转速子系统的非线性解耦控制，解决了传统磁悬浮轴承离心机构控制进度低的问题。
使用时，微处理器将控制指令分别传送至主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护，接着主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护将信号指令传送至主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器，从而主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器按照既定参数指令控制磁悬浮开关磁阻伺服电机进行工作，对磁悬浮开关磁阻伺服电机的性能进行优化，通过主绕组与母线电流检测和悬浮绕组电流检测分别控制转子位置检测和悬浮位移检测，达到分别改变转速给定值和转子偏心给定值，研究转子位置子系统与转速子系统的解耦效果。
本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再作出具体叙述。
综上所述：该基于磁悬浮轴承离心机构，通过微处理器、主绕组PWM控制隔离与驱动、悬浮绕组PWM控制隔离与保护、主绕组功率变换器、悬浮绕组功率变换器、主绕组与母线电流检测、悬浮绕组电流检测、磁悬浮开关磁阻伺服电机、转子位置检测、悬浮位移检测、转子位置检测和悬浮位移检测的配合，分别改变转速给定值和转子偏心给定值，研究转子位置子系统与转速子系统的解耦效果，完成了伺服电机的优化设计，实现了磁悬浮开关磁阻伺服电机的转子位置子系统与转速子系统的非线性解耦控制，解决了传统磁悬浮轴承离心机构控制进度低的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种基于磁悬浮轴承离心机构，包括微处理器，其特征在于：所述微处理器的输出端分别单向电连接有主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护，所述主绕组PWM控制隔离与驱动和悬浮绕组PWM控制隔离与保护的输出端分别单向电连接有主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器，所述主绕组功率变换器的输出端单向电连接有主绕组与母线电流检测，所述悬浮绕组功率变换器的输出端单向单向电连接有悬浮绕组电流检测，所述主绕组功率变换器和悬浮绕组功率变换器的输出端均单向电连接有磁悬浮开关磁阻伺服电机，所述磁悬浮开关磁阻伺服电机的输出端分别单向电连接有转子位置检测和悬浮位移检测，所述转子位置检测、悬浮位移检测、主绕组与母线电流检测和转子位置检测的输出端均与微处理器的输入端单向电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮轴承离心机构，其特征在于：所述微处理器的输入端单向电连接有系统保护，所述微处理器的输出端双向电连接有显示与人机接口。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮轴承离心机构，其特征在于：所述微处理器采用高速DSP芯片和复杂可编程逻辑门阵列CPLD。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮轴承离心机构，其特征在于：所述磁悬浮开关磁阻伺服电机的参数为12/8结构、额定功率5kW和额定转速20000r/min的五自由度。
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| CN101546947A (zh) * | 2009-05-05 | 2009-09-30 | 南京航空航天大学 | 无轴承开关磁阻电机及其控制方法 |
| CN102097981A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-06-15 | 北京奇峰聚能科技有限公司 | 一种集成化的高可靠磁悬浮储能飞轮数字控制装置 |
| CN108471267A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-31 | 苏州容浦机电科技有限公司 | 一种基于高速数字控制结构的磁悬浮开关磁阻伺服电机控制系统 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 黄占涛: "磁悬浮开关磁阻电机高速数字控制系统的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
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