CN112039382B - 一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种六极径向‑轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，用直流稳压电源作为三相四线驱动器的母线供电电源，将两个稳压电容串联接入母线，在稳压电容的两端并联均压电阻，用6个电力MOSFET构成三相桥式电路，中间点分别作为U相电流的输出端、V相电流的输出端、W相的输出端，U相输出端接到六极径向‑轴向混合磁轴承的A相线圈的输入端，V相输出端接到六极径向‑轴向混合磁轴承的B相线圈的输入端，W相输出端接到六极径向‑轴向混合磁轴承C相线圈的输入端，三相线圈的输出端连接为一个节点，再将此节点接到轴向线圈的输入端，轴向线圈的输出端接到两个稳压电容的中间点。

Description

一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法
技术领域
本发明涉及一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，特别是一种采用一个三相功率变换器就可以同时为径向线圈和轴向线圈提供电流的驱动方法，该驱动方法适用于六极径向-轴向混合磁轴承，属于磁悬浮轴承的驱动控制领域。
背景技术
磁轴承利用电磁力将转子悬浮于空中，使转子与定子间没有接触，具有无摩擦、无磨损、无需润滑油、可支承转速高、转子位移可动态调节、回转精度高、寿命长等优点。通常径向磁轴承都采用四极或八极结构，并且由两个双极性开关功放驱动，为了减少开关管数量，降低开关功耗和驱动电路成本，采用径向三极结构并由一个三相逆变器驱动。但是这种驱动方法需要满足三相电流和为0的要求，使三相线圈只能控制2个自由度的悬浮力。
发明内容
为了克服现有六极径向-轴向混合磁轴承驱动方式的不足，本发明提出一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方式，以进一步减小磁轴承驱动器的体积和成本。
本发明采用的技术方案为：
一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，用直流稳压电源作为三相四线驱动器的母线供电电源，将两个稳压电容进行串联，然后接在母线电压上，并分别在两个稳压电容的两端并联均压电阻，用6个电力MOSFET构成三相桥式电路，第一电力MOSFET、第二电力MOSFET的中间点作为U相电流的输出端，第三电力MOSFET、第四电力MOSFET的中间点作为V相电流的输出端，第五电力MOSFET、第六电力MOSFET的中间点作为W相的输出端，U相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承的第一A相线圈的输入端，第一A相线圈和第二A相线圈相互串联，即第一A相线圈的输出端接到第二A相线圈的输入端，V相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承的第一B相线圈的输入端，第一B相线圈和第二B相线圈相互串联，即第一B相线圈的输出端接到第二B相线圈的输入端，W相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承第一C相线圈的输入端，第一C相线圈和第二C相线圈相互串联，即第一C相线圈的输出端接第二C相线圈的输入端，第二A相线圈、第二B相线圈和第二C相线圈的输出端连接为一个节点，再将此节点接到轴向线圈的输入端，轴向线圈的输出端接到所述两个稳压电容的中间点，实现六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动。
进一步的，第一A相线圈和第二A相线圈的缠绕方向相同，串联方式使通电流时第一A相线圈和第二A相线圈所产生的磁场方向相同；第一B相线圈和第二B相线圈的缠绕方向相同，串联方式使通电流时第一B相线圈和第二B相线圈所产生的磁场方向相同；第一C相线圈和第二C相线圈的缠绕方向相同，串联方式使通电流时第一C相线圈和第二C相线圈所产生的磁场方向相同；所述轴向线圈包括2个线圈，其相互之间串联连接，且使串联后通入电流所产生的磁场方向相同。
进一步的，三相四线驱动器的U、V、W相输出端分别给三相线圈供电，当三相逆变桥的上桥臂：第一电力MOSFET、第三电力MOSFET、第五电力MOSFET导通时，A相线圈、B相线圈、C相线圈中的电流变大，当三相逆变桥的下桥臂：第二电力MOSFET、第四电力MOSFET、第六电力MOSFET导通时，A相线圈、B相线圈、C相线圈中的电流变小；轴向线圈中的电流由三相线圈中的电流之和决定。
进一步的，两个稳压电容的耐压值和容值相同，两个均压电阻的阻值相同。
进一步的，两个稳压电容的动态特性和静态特性接近。
本发明的有益效果为：
本发明克服了现有六极径向-轴向混合磁轴承驱动方式的不足，本发明提出一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方式，进一步减小了磁轴承驱动器的体积和成本。
附图说明
图1是本发明的三相四线驱动方法原理图；
图中：1.三相四线驱动器；2.六极径向-轴向混合磁轴承；11.直流稳压电源；121.第一稳压电容；122.第二稳压电容；131.第一均压电阻；132.第二均压电阻；141.第一电力MOSFET；142.第六电力MOSFET；143.第三电力MOSFET；144.第二电力MOSFET；145.第五电力MOSFET；146.第四电力MOSFET；21.第一A相线圈；22.第二A相线圈；23.第一B相线圈；24.第二B相线圈；25.第一C相线圈；26.第二C相线圈；27.轴向线圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明由三相四线驱动器1同时为六极径向-轴向混合磁轴承2的A相控制线圈(包括第一A相线圈21、第二A相线圈22)、B相控制线圈(包括第一B相线圈23、第二B相线圈24)、C相控制线圈(包括第一C相线圈25、第二C相线圈26)和轴向线圈27提供控制电流。
三相四线驱动器1由直流稳压电源11提供直流母线电压，稳压电容(包括第一稳压电容121、第一稳压电容122)串联后接在母线电压两端，第一稳压电容121、第一稳压电容122的容值和耐压值相同，并且尽量选取动态特性和静态特性比较接近的电容。第一稳压电容121、第一稳压电容122的两端分别并联一个均压电阻(包括第一均压电阻131和第二均压电阻132)，其阻值相同且阻值较大，使第一稳压电容121、第一稳压电容122所承受的电压基本保持在母线电压的一半。将第一电力MOSFET 141、第三电力MOSFET143、第五电力MOSFET145的源极分别接到第二电力MOSFET 144、第四电力MOSFET146、第六电力MOSFET142的漏极使其串联构成三相桥式电路，并将第一电力MOSFET 141、第三电力MOSFET143、第五电力MOSFET145的漏极接到母线电压的正端，第二电力MOSFET144、第四电力MOSFET146、第六电力MOSFET142的源极接到母线电压的负端，从第一电力MOSFET 141和第二电力MOSFET144的中间引出一个端口作为三相逆变电路U相输出口，同样地，第三电力MOSFET143和第四电力MOSFET146的中间引出一个端口作为三相逆变电路V相输出口，第五电力MOSFET145和第六电力MOSFET142的中间引出一个端口作为三相逆变电路W相输出口。
三相四线驱动器1与六极径向-轴向混合磁轴承2的接线方法为：三相四线驱动器1的U相输出端口接六极径向-轴向混合磁轴承2的第一A相线圈21的输入端，第一A相线圈21和第二A相线圈22的缠绕方向相同，且相互串联，串联方式要使通入电流时第一A相线圈21和第二A相线圈22所产生的磁场方向相同。三相四线驱动器1的V相输出端口接第一B相线圈23的输入端，第一B相线圈23和第二B相线圈24的缠绕方向相同，且相互串联，串联方式要使通入电流时第一B相线圈23和第二B相线圈24所产生的磁场方向相同。三相四线驱动器1的W相输出端口接第一C相线圈25的输入端，第一C相线圈25和第二C相线圈26的缠绕方向相同，且相互串联，串联方式要使通入电流时第一C相线圈25和第二C相线圈26所产生的磁场方向相同。将第二A相线圈22的输出端、第二B相线圈24的输出端、第二C相线圈26的输出端接到一起成为A、B、C三相线圈星形连接的中性点，将中性点接到轴向线圈27的输入端。轴向线圈27分为两部分，这两部分线圈相互串联，串联方式要使通电流时两部分线圈产生的磁场方向相同。轴向线圈27的输出端接到两个稳压电容的中间点，从而形成六极径向-轴向混合磁轴承2的控制线圈的电流回路。
综上所述，本发明一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，用直流稳压电源作为三相四线驱动器的母线供电电源，将两个稳压电容进行串联，然后接在母线电压上，并分别在两个稳压电容的两端并联均压电阻，用6个电力MOSFET构成三相桥式电路，电力MOSFET的中间点作为U相电流的输出端，电力MOSFET的中间点作为V相电流的输出端，电力MOSFET的中间点作为W相的输出端，U相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承的A相线圈的输入端，V相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承的B相线圈的输入端，W相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承C相线圈的输入端，A相线圈、B相线圈和C相线圈的输出端连接为一个节点，再将此节点接到轴向线圈的输入端，轴向线圈的输出端接到两个稳压电容的中间点，从而构成六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，其特征在于，用直流稳压电源作为三相四线驱动器的母线供电电源，将两个稳压电容进行串联，然后接在母线电压上，并分别在两个稳压电容的两端并联均压电阻，用6个电力MOSFET构成三相桥式电路，第一电力MOSFET、第二电力MOSFET的中间点作为U相电流的输出端，第三电力MOSFET、第四电力MOSFET的中间点作为V相电流的输出端，第五电力MOSFET、第六电力MOSFET的中间点作为W相的输出端，U相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承的第一A相线圈的输入端，第一A相线圈和第二A相线圈相互串联，即第一A相线圈的输出端接到第二A相线圈的输入端，V相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承的第一B相线圈的输入端，第一B相线圈和第二B相线圈相互串联，即第一B相线圈的输出端接到第二B相线圈的输入端，W相输出端接到六极径向-轴向混合磁轴承第一C相线圈的输入端，第一C相线圈和第二C相线圈相互串联，即第一C相线圈的输出端接第二C相线圈的输入端，第二A相线圈、第二B相线圈和第二C相线圈的输出端连接为一个节点，再将此节点接到轴向线圈的输入端，轴向线圈的输出端接到所述两个稳压电容的中间点，实现六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动。
2.根据权利要求1所述的一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，其特征在于，第一A相线圈和第二A相线圈的缠绕方向相同，串联方式使通电流时第一A相线圈和第二A相线圈所产生的磁场方向相同；第一B相线圈和第二B相线圈的缠绕方向相同，串联方式使通电流时第一B相线圈和第二B相线圈所产生的磁场方向相同；第一C相线圈和第二C相线圈的缠绕方向相同，串联方式使通电流时第一C相线圈和第二C相线圈所产生的磁场方向相同；所述轴向线圈包括2个线圈，其相互之间串联连接，且使串联后通入电流所产生的磁场方向相同。
3.根据权利要求1所述的一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，其特征在于，三相四线驱动器的U、V、W相输出端分别给三相线圈供电，当三相逆变桥的上桥臂：第一电力MOSFET、第三电力MOSFET、第五电力MOSFET导通时，A相线圈、B相线圈、C相线圈中的电流变大，当三相逆变桥的下桥臂：第二电力MOSFET、第四电力MOSFET、第六电力MOSFET导通时，A相线圈、B相线圈、C相线圈中的电流变小；轴向线圈中的电流由三相线圈中的电流之和决定。
4.根据权利要求1所述的一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，其特征在于，两个稳压电容的耐压值和容值相同，两个均压电阻的阻值相同。
5.根据权利要求1所述的一种六极径向-轴向混合磁轴承的三相四线驱动方法，其特征在于，两个稳压电容的动态特性和静态特性接近。
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