CN110460243A - 一种供电整流装置、磁悬浮轴承电源及其供电整流方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供电整流装置、磁悬浮轴承电源及其供电整流方法，该装置包括：第一整流模块，用于将交流电源输出的交流信号整流后输出直流信号后，经分压模块对充电模块充电；控制单元，用于对充电模块两端的母线电压进行检测，直至充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将充电模块两端的母线电压分别转换成第一控制信号和第二控制信号；逆变模块，用于在第一控制信号的控制下关断；第二整流模块，用于在第二控制信号的控制下开通。本发明的方案，可以解决传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开使得磁悬浮轴承运行不可靠的问题，达到提升磁悬浮轴承运行可靠性的效果。

Description

一种供电整流装置、磁悬浮轴承电源及其供电整流方法
技术领域
本发明属于电源控制技术领域，具体涉及一种供电整流装置、磁悬浮轴承电源及其供电整流方法，尤其涉及磁悬浮轴承电源可靠供电的装置、磁悬浮轴承电源及其供电整流方法。
背景技术
磁悬浮电机，是指利用磁悬浮轴承(Magnetic Bearing)将电机转子悬浮，从而无摩擦、无接触进行旋转的新型电机。磁悬浮轴承是利用轴承绕组的磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间无机械接触，没有摩擦，从而提高了轴承的使用寿命。
现在通用变频器中，都采用电阻并连直流接触器来完成电路切换。当系统初上电，母线电容需要小电流充电，避免尖峰电流冲击电容，保护电容寿命。等电容充到一定程度就给接触器电磁线圈通电，接触器常开触点闭合，将电阻短路。但接触器成本高，且触头容易粘连，当接触器损坏，整个变频器的供电系统就不正常，维修成本高。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种供电整流装置、磁悬浮轴承电源及其供电整流方法，以解决传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开使得磁悬浮轴承运行不可靠的问题，达到提升磁悬浮轴承运行可靠性的效果。
本发明提供一种供电整流装置，包括：第一整流模块、第二整流模块、分压模块、充电模块、逆变模块和控制单元；其中，所述第一整流模块，用于将交流电源输出的交流信号整流后输出直流信号后，经所述分压模块对所述充电模块充电；所述控制单元，用于在所述充电模块两端的母线电压上升至第一设定电压的情况下，对所述充电模块两端的母线电压进行检测；直至所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压分别转换成第一控制信号和第二控制信号；所述逆变模块，用于在所述第一控制信号的控制下关断，以使磁悬浮轴承的轴承开关电源启动工作；所述第二整流模块，用于在所述第二控制信号的控制下开通，以实现对交流电源输出的交流信号的整流由第一整流模块切换至第二整流模块。
可选地，其中，所述第一整流模块，包括：由二极管或晶闸管构成的第一整流桥；和/或，所述第二整流模块，包括：由晶闸管或IGBT构成的第二整流桥；和/或，所述逆变模块，包括：由IGBT构成的逆变器；和/或，所述分压模块，包括：母线电阻；和/或，所述充电模块，包括：充电电容。
可选地，所述控制单元，包括：电机主控板；所述电机主控板，包括：母线电压检测模块、脉冲发生器和PWM波发生器；其中，母线电压检测模块，用于对所述充电模块两端的母线电压进行检测；所述PWM波发生器，用于将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号；所述脉冲发生器，用于将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号。
可选地，所述第一控制信号，包括：PWM信号；所述PWM波发生器，用于将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号，包括：将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第一设定电平信号以开通PWM波发生器，并通过PWM波发生器发出设定数量个周期的PWM第一设定电平信号；其中，在所述第一整流模块整流的情况下，所述PWM波发生器还用于发出6路相位相差60°的方波电平信号。
可选地，所述第二控制信号，包括：脉冲信号；所述脉冲发生器将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号，包括：将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第二设定电平信号以开通脉冲发生器，并通过脉冲发生器发出脉冲信号。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮轴承电源，包括：以上所述的供电整流装置。
与上述磁悬浮轴承电源相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮轴承电源的供电整流方法，包括：通过第一整流模块，将交流电源输出的交流信号整流后输出直流信号后，经分压模块对充电模块充电；通过控制单元，在所述充电模块两端的母线电压上升至第一设定电压的情况下，对所述充电模块两端的母线电压进行检测；直至所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压分别转换成第一控制信号和第二控制信号；在所述第一控制信号的控制下关断逆变模块，以使磁悬浮轴承的轴承开关电源启动工作；以及，在所述第二控制信号的控制下开通第二整流模块，以实现对交流电源输出的交流信号的整流由第一整流模块切换至第二整流模块。
可选地，所述控制单元，包括：电机主控板；所述电机主控板，包括：母线电压检测模块、脉冲发生器和PWM波发生器；其中，通过母线电压检测模块，对所述充电模块两端的母线电压进行检测；通过PWM波发生器，将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号；通过脉冲发生器，将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号。
可选地，所述第一控制信号，包括：PWM信号；通过PWM波发生器将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号，包括：将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第一设定电平信号以开通PWM波发生器，并通过PWM波发生器发出设定数量个周期的PWM第一设定电平信号；其中，在所述第一整流模块整流的情况下，所述PWM波发生器还用于发出6路相位相差60°的方波电平信号。
可选地，所述第二控制信号，包括：脉冲信号；通过脉冲发生器将充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号，包括：将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第二设定电平信号以开通脉冲发生器，并通过脉冲发生器发出脉冲信号。
本发明的方案，通过在充电回路中不需要电磁开关器件，母线电压仍能可靠给轴承开关电源供电，维持磁悬浮轴承正常工作，增强了系统的可靠性。
进一步，本发明的方案，通过给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，省去了开关器件，并能使逆变单元可靠工作，保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常，提高了系统的可靠性。
进一步，本发明的方案，通过省去了容易损坏的开关器件，电路切换不再用开关执行，而是用两个整流模块来进行，可以解决传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开，从而影响主回路运行，进而影响母线电压跌落，磁悬浮轴承掉电、砸轴的问题，提升磁悬浮轴承运行的可靠性和安全性。
由此，本发明的方案，通过提供一种给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，并能使逆变单元可靠工作，省去了母线上的开关器件，能保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常；解决传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开，影响主回路运行，进而影响母线电压跌落，磁悬浮轴承掉电、砸轴，使得磁悬浮轴承运行不可靠的问题，达到提升磁悬浮轴承运行可靠性的效果。
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为一种磁悬浮轴承电源供电的装置的结构示意图；
图2为本发明的供电整流装置的一实施例的结构示意图，具体为磁悬浮轴承电源可靠供电的装置的一实施例的结构示意图；
图3为本发明的供电整流方法的一实施例的流程示意图，具体为实现轴承电源可靠供电的流程示意图。
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。
根据本发明的实施例，提供了一种供电整流装置。参见图2所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该供电整流装置可以包括：第一整流模块、第二整流模块、分压模块、充电模块、逆变模块和控制单元。
其中，该分压模块，可以包括：母线电阻如电阻R，可以进行分压耗能，以保护电路中元器件不受大电流冲击。该充电模块，可以包括：充电电容。该控制单元，可以包括：电机主控板。交流电源分别经所述第一整流模块和所述第二整流模块后，再依次连接至充电模块和逆变模块，所述逆变模块还与电机连接，所述充电模块的输出端还依次连接至轴承开关电源、轴承控制器和磁悬浮轴承。所述分压模块，设置在所述第一整流模块与所述充电模块之间。所述控制单元，分别连接至所述第二整流模块、所述充电模块和所述逆变模块。
具体地，所述第一整流模块，可以用于将交流电源输出的交流信号整流后输出直流信号后，经所述分压模块对所述充电模块充电。
具体地，所述控制单元，可以用于在所述充电模块两端的母线电压上升至第一设定电压的情况下，对所述充电模块两端的母线电压进行检测。直至所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压分别转换成第一控制信号和第二控制信号。
例如：上电伊始，输入的三相交流电首先经过二极管VD1～VD6构成的整流桥整流成直流电，此时，电阻R有电流经过，电容C充电，电容电量增加，电容两端母线电压Vdc上升。通过给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，电路切换不再用开关执行，而是用两个整流模块来进行。这样就不需要开关(如接触器)了，自然就不会因接触器触头粘连而导致整个变频器损坏，提高了供电电源的可靠性。当0＜Vdc≤Vm时，并联在电容C两侧的轴承开关电源得电，但输入的电压值没有达到开关电源的工作电压范围，开关电源不工作。电机主控板得电，母线电压模块检测启动，检测母线电压并实时反馈数据。当电容继续充电，Vm＜Vdc≤Vn，母线供电控制到电压达到Vn，则将检测的信号用模数转换器AD转换为一个低电平开通PWM波发生器，发出K个(K一般取值3～5)周期的PWM低电平信号，将IGBT的门极强制关掉，避免误触发。当电容电压达到Vn时，开关电源工作，开关控制器控制磁悬浮轴承起浮。与此同时，将检测的信号用AD转换为一个高电平将脉冲发生器开通发出脉冲触发晶闸管VT1～VT6导通，此时电路切换，电阻R上不再有电流通过。
具体地，所述逆变模块，可以用于在所述第一控制信号的控制下关断，以使磁悬浮轴承的轴承开关电源启动工作。
具体地，所述第二整流模块，可以用于在所述第二控制信号的控制下开通，以实现对交流电源输出的交流信号的整流由第一整流模块切换至第二整流模块。
这里，交流电源输入的三相交流电，经第一整流模块整流后输出直流电。该直流电经充电模块使充电模块充电。当充电模块的充电电压即充电模块两端的母线电压如充电电容两端母线电压Vdc上升至第一设定电压时，控制单元如电机主控板得电，控制单元中的母线电压检测模块检测母线电压。当充电模块的充电电压即充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压时，控制单元将检测到的母线电压转换为逆变器的第一控制信号如PWM信号和第二控制信号如脉冲信号，在PWM信号的控制下关断逆变器，启动磁悬浮轴承的轴承开关电源工作，实现磁悬浮轴承的轴承控制器在轴承开关电源的供电下控制磁悬浮轴承悬浮工作；并在脉冲信号的控制下开通第二整流模块，实现对交流电源的整流工作由第一整流模块切换到第二整流模块。
例如：为了解决传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开，从而影响主回路运行，进而影响母线电压跌落，磁悬浮轴承掉电、砸轴的问题，本发明的方案，设计一种给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，该装置省去了母线上的开关器件(例如接触器)，能保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常，提高了系统的可靠性，从而保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常，提高了系统的可靠性。该方案所采用的装置，在充电回路中不需要电磁开关器件(比如接触器)，解决了开关器件不可靠断开的问题，母线电压仍能可靠给轴承开关电源供电，维持磁悬浮轴承正常工作，增强了系统的可靠性。也就是说，
由此，通过在经第一整流模块整流使充电模块的充电电压上升至轴承开关电源的工作电压的情况下，使控制单元基于该充电电压关断逆变模块、并开通第二整流模块，实现第一整流模块与第二整流模块的切换，可靠且安全。
可选地，在本发明的方案中，第一整流模块、第二整流模块、分压模块、充电模块和逆变模块的具体设置情形，可以包括以下任一种或多种设置情形。
第一种设置情形：所述第一整流模块，可以包括：由二极管或晶闸管构成的第一整流桥。
第二种设置情形：所述第二整流模块，可以包括：由晶闸管或IGBT构成的第二整流桥。
第三种设置情形：所述逆变模块，可以包括：由IGBT构成的逆变器。
第四种设置情形：所述分压模块，可以包括：母线电阻。
第五种设置情形：所述充电模块，可以包括：充电电容。
例如：如图2所示，整个系统包含：由小功率二极管VD1～VD6构成的整流桥。电阻R；电机主控板，包括了脉冲发生器、母线供电控制、PWM波发生器等模块；由晶闸管VT1～VT6构成的整流桥；母线电容C；由IGBT晶体管V1～V6构成的逆变器；轴承电机M；以及轴承开关电源、轴承控制器、磁悬浮轴承。在图2所示中，省去了容易损坏的开关器件，电路切换不再用开关执行，而是用两个整流模块来进行。
例如：可以将晶闸管VT1～VT6换成IGBT晶体管，也可以实现电路切换，但IGBT相较于晶闸管成本要高很多；也可以将二极管VD1～VD6换成晶闸管。
由此，通过对第一整流模块、第二整流模块、分压模块、充电模块和逆变模块的具体结构的多种设置，可以使得该整流装置的实现更加灵活和方便。
可选地，所述控制单元，可以包括：电机主控板。所述电机主控板，可以包括：母线电压检测模块、脉冲发生器和PWM波发生器。
具体地，母线电压检测模块，可以用于在所述充电模块两端的母线电压上升至第一设定电压的情况下，对所述充电模块两端的母线电压进行检测。
具体地，所述PWM波发生器，可以用于在所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号。
更可选地，所述第一控制信号，可以包括：PWM信号(即PWM第一设定电平信号)。
相应地，所述PWM波发生器，可以用于将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号，可以包括：将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第一设定电平信号以开通PWM波发生器，并通过PWM波发生器发出设定数量个周期的PWM第一设定电平信号。
例如：改进后的磁悬浮轴承电源供电系统不再有触头容易粘连的开关器件(如接触器)，并在母线电压达到Vn时，将IGBT门极关掉，避免了误导通，不仅提高了系统的稳定性，还降低了成本。
其中，在所述第一整流模块整流的情况下，所述PWM波发生器还可以用于发出6路相位相差60°的方波电平信号以驱动逆变模块中的逆变器件如IGBT交错导通，将母线上的直流电逆变成交流电供给磁悬浮电机旋转。例如：PWM波发生器开始发出6路相位相差60°的方波电平信号，驱动IGBT交错导通，将母线上的直流电逆变成交流电供给磁悬浮电机旋转。
由此，通过使用PWM波发生器生成第一控制信号，可以可靠且安全地实现对逆变模块的关断。
具体地，所述脉冲发生器，可以用于在所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号。
由此，通过利用电机主控板作为控制单元，不需要额外增加控制设备，节省了成本，且控制的可靠性和安全性依然可以得到保证。
更可选地，所述第二控制信号，可以包括：脉冲信号。
相应地，所述脉冲发生器将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号，可以包括：将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第二设定电平信号以开通脉冲发生器，并通过脉冲发生器发出脉冲信号以触发第二整流模块中的整流器件如晶闸管VT1～VT6导通。
由此，通过使用脉冲发生器生成第二控制信号，可以可靠且安全地实现对第二整流模块的开通。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在充电回路中不需要电磁开关器件，母线电压仍能可靠给轴承开关电源供电，维持磁悬浮轴承正常工作，增强了系统的可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于供电整流装置的一种磁悬浮轴承电源。该磁悬浮轴承电源可以包括：以上所述的供电整流装置。
在一个可选实施方式中，由于磁悬浮轴承由DC-DC开关电源供电，而开关电源的输入端的直流电取自电机变频电路的整流桥后端的母线电压。电机变频驱动电路包含：主回路、充电回路。考虑到传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开，从而影响主回路运行，进而影响母线电压跌落，磁悬浮轴承掉电、砸轴的问题，可以参见图1所示的例子。本发明的方案，提供一种磁悬浮轴承电源可靠供电的方案，即设计一种给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，该装置省去了开关器件，并能使逆变单元可靠工作，从而保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常，提高了系统的可靠性。
其中，该方案所采用的装置，在充电回路中不需要电磁开关器件(比如接触器)，解决了开关器件不可靠断开的问题，母线电压仍能可靠给轴承开关电源供电，维持磁悬浮轴承正常工作，增强了系统的可靠性。
在一个可选具体实施方式中，可以参见图1至图3所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。
如图1所示，在传统的变频器电路切换系统中，直流母线上都会在电阻R两端并联一个开关KM(可为接触器)，当母线电压达到一定值时，电机主控板发出指令，让KM1线圈得电，KM吸合，从而将R短路掉，电容继续充电，电路正常工作。
为了解决传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开，从而影响主回路运行，进而影响母线电压跌落，磁悬浮轴承掉电、砸轴的问题，本发明的方案，设计一种给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，该装置省去了母线上的开关器件(例如接触器)，能保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常，提高了系统的可靠性。
如图2所示，整个系统包含：由小功率二极管VD1～VD6构成的整流桥。电阻R；电机主控板，包括了脉冲发生器、母线供电控制、PWM波发生器等模块；由晶闸管VT1～VT6构成的整流桥；母线电容C；由IGBT晶体管V1～V6构成的逆变器；轴承电机M；以及轴承开关电源、轴承控制器、磁悬浮轴承。
其中，二极管一般以功率损耗Ps来评估其功率等级。一般来说，小功率等级的二极管功率损耗在25W以内。而二极管的温升Δt＝Ps/Rth，Rth为热阻。
另外，电机主控板中还可以包括其它模块，如输入输出电流采样模块、输入电压采样模块、AD转换模块、CAN通讯模块等。
在图2所示中，省去了容易损坏的开关器件，电路切换不再用开关执行，而是用两个整流模块来进行。上电伊始，输入的三相交流电首先经过二极管VD1～VD6构成的整流桥整流成直流电，此时，电阻R有电流经过，电容C充电，电容电量增加，电容两端母线电压Vdc上升。通过给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，电路切换不再用开关执行，而是用两个整流模块来进行。这样就不需要开关(如接触器)了，自然就不会因接触器触头粘连而导致整个变频器损坏，提高了供电电源的可靠性。
当0＜Vdc≤Vm时，并联在电容C两侧的轴承开关电源得电，但输入的电压值Vdc没有达到开关电源的工作电压Vsw的范围(Vn≤Vsw≤VM)，开关电源不工作。电机主控板得电，母线电压模块检测启动，检测母线电压并实时反馈数据。
其中，轴承开关电源是并联在母线电容两侧的，所以按照电路基本原理，轴承开关电源的输入端电压等于电容两端电压，即母线电压Vdc。这里的输入电压值就是母线上的电压，它施加在电容两端，同时也施加在开关电源的输入端(开关电源有输入侧有两个引脚，即DC+和DC-)。
当电容继续充电，Vm＜Vdc≤Vn，母线供电控制到电压达到Vn，则将检测的信号用模数转换器AD转换为一个低电平开通PWM波发生器，发出K个(K一般取值3～5)周期的PWM低电平信号，将IGBT的门极强制关掉，避免误触发。当电容电压达到Vn时，开关电源工作，开关控制器控制磁悬浮轴承起浮。
其中，Vm和Vn都是在某个时间点下，母线电压Vdc的值。Vm～Vn的这个区间特别小，该时间段内，PWM波发生器触发IGBT门极关断，相当于给IGBT来个复位初始化，不让门极误触发动作，流通电流。
具体设置可以包括：一般，PWM波发生器的频率为5KHz，3～5个周期对应的时间为，0.6ms～1ms，当Vdc从0升为Vn需要的时间为T1，那么：当经过T1-0.6，Vdc的值就为Vm；当经过T1-1，Vdc的值就为Vn；那么，在主芯片的初始存储数据设置Vm和Vn即可，当实时检测到的数据与之相符，则执行相应的动作。
与此同时，将检测的信号用AD转换为一个高电平将脉冲发生器开通发出脉冲触发晶闸管VT1～VT6导通，此时电路切换，电阻R上不再有电流通过。
显然，脉冲触发器能够以一定频率f和占空比D对三个桥臂的晶闸管进行可靠触发。通常，频率f可取驱动逆变器内IGBT导通的PWM波发生器中的载波频率，例如5KHz，占空比D取50％。脉冲触发器内含有脉冲驱动电路，为保证晶闸管可靠触发，要求脉冲驱动电路输出的触发电流为晶闸管门极触发电流的2倍及以上。
PWM波发生器开始发出6路相位相差60°的方波电平信号，驱动IGBT交错导通，将母线上的直流电逆变成交流电供给磁悬浮电机旋转。
可见，改进后的磁悬浮轴承电源供电系统不再有触头容易粘连的开关器件(如接触器)，并在母线电压达到Vn时，将IGBT门极关掉，避免了误导通，不仅提高了系统的稳定性，还降低了成本。
在一个可替代具体例子中，可以将晶闸管VT1～VT6换成IGBT晶体管，也可以实现电路切换，但IGBT相较于晶闸管成本要高很多。
在一个可替代具体例子中，可以将二极管VD1～VD6换成晶闸管，也可以实现电路切换，但要多建一个脉冲发生器电路，增加了控制器复杂程度。
由于本实施例的磁悬浮轴承电源所实现的处理及功能基本相应于前述图2所示的装置的实施例、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，通过给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，省去了开关器件，并能使逆变单元可靠工作，保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常，提高了系统的可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮轴承电源的一种磁悬浮轴承电源的供电整流方法，如图3所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该磁悬浮轴承电源的供电整流方法可以包括：
步骤1、通过第一整流模块，将交流电源输出的交流信号整流后输出直流信号后，经分压模块对充电模块充电。
步骤2、通过控制单元，在所述充电模块两端的母线电压上升至第一设定电压的情况下，对所述充电模块两端的母线电压进行检测。直至所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压分别转换成第一控制信号和第二控制信号。
例如：上电伊始，输入的三相交流电首先经过二极管VD1～VD6构成的整流桥整流成直流电，此时，电阻R有电流经过，电容C充电，电容电量增加，电容两端母线电压Vdc上升。通过给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，电路切换不再用开关执行，而是用两个整流模块来进行。这样就不需要开关(如接触器)了，自然就不会因接触器触头粘连而导致整个变频器损坏，提高了供电电源的可靠性。当0＜Vdc≤Vm时，并联在电容C两侧的轴承开关电源得电，但输入的电压值没有达到开关电源的工作电压范围，开关电源不工作。电机主控板得电，母线电压模块检测启动，检测母线电压并实时反馈数据。当电容继续充电，Vm＜Vdc≤Vn，母线供电控制到电压达到Vn，则将检测的信号用模数转换器AD转换为一个低电平开通PWM波发生器，发出K个(K一般取值3～5)周期的PWM低电平信号，将IGBT的门极强制关掉，避免误触发。当电容电压达到Vn时，开关电源工作，开关控制器控制磁悬浮轴承起浮。与此同时，将检测的信号用AD转换为一个高电平将脉冲发生器开通发出脉冲触发晶闸管VT1～VT6导通，此时电路切换，电阻R上不再有电流通过。
步骤3、在所述第一控制信号的控制下关断逆变模块，以使磁悬浮轴承的轴承开关电源启动工作。以及，
步骤4、在所述第二控制信号的控制下开通第二整流模块，以实现对交流电源输出的交流信号的整流由第一整流模块切换至第二整流模块。
交流电源输入的三相交流电，经第一整流模块整流后输出直流电。该直流电经充电模块使充电模块充电。当充电模块的充电电压即充电模块两端的母线电压如充电电容两端母线电压Vdc上升至第一设定电压时，控制单元如电机主控板得电，控制单元中的母线电压检测模块检测母线电压。当充电模块的充电电压即充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压时，控制单元将检测到的母线电压转换为逆变器的第一控制信号如PWM信号和第二控制信号如脉冲信号，在PWM信号的控制下关断逆变器，启动磁悬浮轴承的轴承开关电源工作，实现磁悬浮轴承的轴承控制器在轴承开关电源的供电下控制磁悬浮轴承悬浮工作；并在脉冲信号的控制下开通第二整流模块，实现对交流电源的整流工作由第一整流模块切换到第二整流模块。
例如：为了解决传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开，从而影响主回路运行，进而影响母线电压跌落，磁悬浮轴承掉电、砸轴的问题，本发明的方案，设计一种给磁悬浮轴承电源可靠供电的整流单元，该装置省去了母线上的开关器件(例如接触器)，能保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常，提高了系统的可靠性，从而保证磁悬浮轴承上电初始阶段供电系统正常，提高了系统的可靠性。该方案所采用的装置，在充电回路中不需要电磁开关器件(比如接触器)，解决了开关器件不可靠断开的问题，母线电压仍能可靠给轴承开关电源供电，维持磁悬浮轴承正常工作，增强了系统的可靠性。也就是说，
由此，通过在经第一整流模块整流使充电模块的充电电压上升至轴承开关电源的工作电压的情况下，使控制单元基于该充电电压关断逆变模块、并开通第二整流模块，实现第一整流模块与第二整流模块的切换，可靠且安全。
可选地，所述控制单元，可以包括：电机主控板。所述电机主控板，可以包括：母线电压检测模块、脉冲发生器和PWM波发生器。
其中，步骤2中控制单元所执行的操作，具体可以包括：
步骤21、通过母线电压检测模块，在所述充电模块两端的母线电压上升至第一设定电压的情况下，对所述充电模块两端的母线电压进行检测。
步骤22、通过PWM波发生器，在所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号。
更可选地，步骤22中所述第一控制信号，可以包括：PWM信号(即PWM第一设定电平信号)。
相应地，通过PWM波发生器将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号，可以包括：将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第一设定电平信号以开通PWM波发生器，并通过PWM波发生器发出设定数量个周期的PWM第一设定电平信号。
例如：改进后的磁悬浮轴承电源供电系统不再有触头容易粘连的开关器件(如接触器)，并在母线电压达到Vn时，将IGBT门极关掉，避免了误导通，不仅提高了系统的稳定性，还降低了成本。
其中，在所述第一整流模块整流的情况下，所述PWM波发生器还可以用于发出6路相位相差60°的方波电平信号以驱动逆变模块中的逆变器件如IGBT交错导通，将母线上的直流电逆变成交流电供给磁悬浮电机旋转。例如：PWM波发生器开始发出6路相位相差60°的方波电平信号，驱动IGBT交错导通，将母线上的直流电逆变成交流电供给磁悬浮电机旋转。
由此，通过使用PWM波发生器生成第一控制信号，可以可靠且安全地实现对逆变模块的关断。
步骤23、通过脉冲发生器，在所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号。
由此，通过利用电机主控板作为控制单元，不需要额外增加控制设备，节省了成本，且控制的可靠性和安全性依然可以得到保证。
更可选地，所述第二控制信号，可以包括：脉冲信号。
相应地，通过脉冲发生器将充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号，可以包括：将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第二设定电平信号以开通脉冲发生器，并通过脉冲发生器发出脉冲信号以触发第二整流模块中的整流器件如晶闸管VT1～VT6导通。
由此，通过使用脉冲发生器生成第二控制信号，可以可靠且安全地实现对第二整流模块的开通。
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磁悬浮轴承电源的实施例、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，采用本实施例的技术方案，通过省去了容易损坏的开关器件，电路切换不再用开关执行，而是用两个整流模块来进行，可以解决传统充电回路因接触器触头粘连而不可靠断开，从而影响主回路运行，进而影响母线电压跌落，磁悬浮轴承掉电、砸轴的问题，提升磁悬浮轴承运行的可靠性和安全性。
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 (10)

1.一种供电整流装置，其特征在于，包括：第一整流模块、第二整流模块、分压模块、充电模块、逆变模块和控制单元；其中，
所述第一整流模块，用于将交流电源输出的交流信号整流后输出直流信号后，经所述分压模块对所述充电模块充电；
所述控制单元，用于在所述充电模块两端的母线电压上升至第一设定电压的情况下，对所述充电模块两端的母线电压进行检测；直至所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压分别转换成第一控制信号和第二控制信号；
所述逆变模块，用于在所述第一控制信号的控制下关断，以使磁悬浮轴承的轴承开关电源启动工作；
所述第二整流模块，用于在所述第二控制信号的控制下开通，以实现对交流电源输出的交流信号的整流由第一整流模块切换至第二整流模块。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，
所述第一整流模块，包括：由二极管或晶闸管构成的第一整流桥；和/或，
所述第二整流模块，包括：由晶闸管或IGBT构成的第二整流桥；和/或，
所述逆变模块，包括：由IGBT构成的逆变器；
和/或，
所述分压模块，包括：母线电阻；和/或，
所述充电模块，包括：充电电容。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述控制单元，包括：电机主控板；所述电机主控板，包括：母线电压检测模块、脉冲发生器和PWM波发生器；其中，
母线电压检测模块，用于对所述充电模块两端的母线电压进行检测；
所述PWM波发生器，用于将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号；
所述脉冲发生器，用于将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一控制信号，包括：PWM信号；
所述PWM波发生器，用于将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号，包括：
将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第一设定电平信号以开通PWM波发生器，并通过PWM波发生器发出设定数量个周期的PWM第一设定电平信号；
其中，在所述第一整流模块整流的情况下，所述PWM波发生器还用于发出6路相位相差60°的方波电平信号。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二控制信号，包括：脉冲信号；
所述脉冲发生器将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号，包括：
将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第二设定电平信号以开通脉冲发生器，并通过脉冲发生器发出脉冲信号。
6.一种磁悬浮轴承电源，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一所述的供电整流装置。
7.一种如权利要求6所述的磁悬浮轴承电源的供电整流方法，其特征在于，包括：
通过第一整流模块，将交流电源输出的交流信号整流后输出直流信号后，经分压模块对充电模块充电；
通过控制单元，在所述充电模块两端的母线电压上升至第一设定电压的情况下，对所述充电模块两端的母线电压进行检测；直至所述充电模块两端的母线电压继续上升至第二设定电压的情况下，将所述充电模块两端的母线电压分别转换成第一控制信号和第二控制信号；
在所述第一控制信号的控制下关断逆变模块，以使磁悬浮轴承的轴承开关电源启动工作；以及，
在所述第二控制信号的控制下开通第二整流模块，以实现对交流电源输出的交流信号的整流由第一整流模块切换至第二整流模块。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制单元，包括：电机主控板；所述电机主控板，包括：母线电压检测模块、脉冲发生器和PWM波发生器；
其中，
通过母线电压检测模块，对所述充电模块两端的母线电压进行检测；
通过PWM波发生器，将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号；
通过脉冲发生器，将所述充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一控制信号，包括：PWM信号；
通过PWM波发生器将所述充电模块两端的母线电压转换成第一控制信号，包括：
将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第一设定电平信号以开通PWM波发生器，并通过PWM波发生器发出设定数量个周期的PWM第一设定电平信号；
其中，在所述第一整流模块整流的情况下，所述PWM波发生器还用于发出6路相位相差60°的方波电平信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二控制信号，包括：脉冲信号；
通过脉冲发生器将充电模块两端的母线电压转换成第二控制信号，包括：
将所述充电模块两端的母线电压模数转换为一个第二设定电平信号以开通脉冲发生器，并通过脉冲发生器发出脉冲信号。
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