CN112152185A - 一种磁悬浮系统的供电控制装置、方法和磁悬浮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮系统的供电控制装置、方法和磁悬浮系统，该装置包括：采样单元，对变频器的母线电压进行采样；变频器的控制器，在供电电源掉电的情况下，使逆变器将电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到母线；调节单元，在采样得到的母线电压采样值下降至低于第一阈值电压的情况下，根据母线电压参考值和母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值；变频器的控制器，还根据调制波值，输出PWM驱动信号，控制变频器的逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以将母线电压控制在设定电压范围内。该方案，通过在磁悬浮电机高速运转掉电时使磁轴承能持续有效供电，实现可靠停机，提升磁悬浮系统的可靠性。

Description

一种磁悬浮系统的供电控制装置、方法和磁悬浮系统

技术领域

本发明属于磁悬浮技术领域，具体涉及一种磁悬浮系统的供电控制装置、方法和磁悬浮系统，尤其涉及一种磁悬浮电机的电力失效控制装置、方法和磁悬浮系统。

背景技术

磁悬浮电机采用电磁轴承支撑，高速运行时供电电源发生掉电，会造成高速运转的转子因失去支撑而直接跌落在保护轴承上，会对电机转子和电磁轴承造成致命的损伤，影响了整个磁悬浮系统的可靠性。

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，提供一种磁悬浮系统的供电控制装置、方法和磁悬浮系统，以解决磁悬浮系统在供电电源发生掉电的情况下，电机转子会跌落在电磁轴承上而损伤电机转子和电磁轴承，影响了磁悬浮系统的可靠性的问题，达到通过在磁悬浮电机高速运转掉电时使磁轴承能持续有效供电，实现可靠停机，从而提升磁悬浮系统的可靠性的效果。

本发明提供一种磁悬浮系统的供电控制装置，包括：采样单元和调节单元；其中，所述采样单元，被配置为对所述磁悬浮系统的变频器的母线电压进行采样，得到母线电压采样值；所述变频器的控制器，被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，使所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线、且使所述母线通过所述轴承控制系统的供电部分为所述轴承控制系统供电；所述调节单元，被配置为在所述母线电压采样值下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值；所述变频器的控制器，还被配置为根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，控制所述变频器的逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以在所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线的过程中，将所述母线电压控制在设定电压范围内。

在一些实施方式中，还包括：所述变频器的控制器，还被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值低于预设的第二阈值电压、且高于所述第一阈值电压的情况下，控制所述变频器的逆变器的6个开关管全部关断；所述第一阈值电压，低于所述第二阈值电压。

在一些实施方式中，所述调节单元，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值，包括：确定所述母线电压参考值和所述母线电压采样值的电压差值；采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值。

在一些实施方式中，所述调节单元，采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值，包括：采用公式(1)，通过参数自调节的滑模变结构控制，得到所述载波脉宽调制的调制波值：α(t)＝-(εs+δ|s|^rsign(s)+ηf(u)sign(s))sign(Δb(u,t)) (1)；在公式(1)中，α(t)为调制波值，s＝e＝u_ref-u，

u_ref为母线电压参考值，u为母线电压采样值，P为磁轴承的功率，C为电机控制器母线的电容值，R为母线上的放电电阻的阻值；r为常数，在0-1之间取值；t为时间；e为u_ref与u之间的电压差值；sign(Δb(u,t))是一个符号函数，取负值；η满足

且其初值大于零；ε及δ满足如下自适应律：

且

η、ε、δ和λ，均为计算系数；dt是时间的微分。

在一些实施方式中，所述变频器的控制器，根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，包括：若所述调制波值的幅值大于或等于预设的载波值的幅值，则输出第一设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管开通；若所述调制波值的幅值小于预设的载波值的幅值，则输出第二设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管关断。

在一些实施方式中，所述轴承控制系统的供电部分，包括：DC-DC电源单元和AC-DC电源单元；所述DC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述磁悬浮系统的轴承控制系统之间；所述AC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的供电电源与所述轴承控制系统之间；其中，在所述供电电源正常供电、且所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元和所述AC-DC电源单元中输出电压较高的一个电源单元供电；在所述供电电源正常供电、但所述变频器异常而引起变频器母线电压输出过低的情况下，所述轴承控制系统由所述AC-DC电源单元供电；在所述供电电源异常、但所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元供电。

在一些实施方式中，所述DC-DC电源单元，包括：轴承DC-DC电源和第一二极管；所述AC-DC电源单元，包括：轴承AC-DC电源和第二二极管；其中，所述轴承DC-DC电源的输入端连接至所述变频器的母线上，所述轴承DC-DC电源的输出端连接至所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接至所述轴承控制系统；所述轴承AC-DC电源的输入端连接至所述供电电源，所述轴承AC-DC电源的输出端连接至所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接至所述轴承控制系统。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮系统，包括：以上所述的磁悬浮系统的供电控制装置。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮系统的供电控制方法，包括：对所述磁悬浮系统的变频器的母线电压进行采样，得到母线电压采样值；在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，使所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线、且使所述母线通过所述轴承控制系统的供电部分为所述轴承控制系统供电；在所述母线电压采样值下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值；根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，控制所述变频器的逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以在所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线的过程中，将所述母线电压控制在设定电压范围内。

在一些实施方式中，还包括：在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值低于预设的第二阈值电压、且高于所述第一阈值电压的情况下，控制所述变频器的逆变器的6个开关管全部关断；所述第一阈值电压，低于所述第二阈值电压。

在一些实施方式中，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值，包括：确定所述母线电压参考值和所述母线电压采样值的电压差值；采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值。

在一些实施方式中，采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值，包括：采用公式(1)，通过参数自调节的滑模变结构控制，得到所述载波脉宽调制的调制波值：α(t)＝-(εs+δ|s|^rsign(s)+ηf(u)sign(s))sign(Δb(u,t)) (1)；在公式(1)中，α(t)为调制波值，s＝e＝u_ref-u，

u_ref为母线电压参考值，u为母线电压采样值，P为磁轴承的功率，C为电机控制器母线的电容值，R为母线上的放电电阻的阻值；r为常数，在0-1之间取值；t为时间；e为u_ref与u之间的电压差值；sign(Δb(u,t))是一个符号函数，取负值；η满足

且其初值大于零；ε及δ满足如下自适应律：

且

η、ε、δ和λ，均为计算系数；dt是时间的微分。

在一些实施方式中，所述变频器的控制器，根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，包括：若所述调制波值的幅值大于或等于预设的载波值的幅值，则输出第一设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管开通；若所述调制波值的幅值小于预设的载波值的幅值，则输出第二设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管关断。

在一些实施方式中，所述轴承控制系统的供电部分，包括：DC-DC电源单元和AC-DC电源单元；所述DC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述磁悬浮系统的轴承控制系统之间；所述AC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的供电电源与所述轴承控制系统之间；其中，在所述供电电源正常供电、且所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元和所述AC-DC电源单元中输出电压较高的一个电源单元供电；在所述供电电源正常供电、但所述变频器异常而引起变频器母线电压输出过低的情况下，所述轴承控制系统由所述AC-DC电源单元供电；在所述供电电源异常、但所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元供电。

由此，本发明的方案，通过在供电电源发生掉电的情况下，基于母线电压控制环节输出的调制波值，采用载波调制方式输出PWM波，使逆变器的6个开关管设计半开关调制方式，仅3个开关管动作，另3个开关管恒关断，从而能够实现磁悬浮电机高速运转掉电时的可靠停机，提升磁悬浮系统的可靠性。

并且，本发明的方案中，3个动作的开关管采用载波脉宽调制方式，调制波值为母线电压控制环节的输出，无需进行电流环控制，也就无需电流采样，且该方式下不需知道电机的转子位置，实现方式便捷，成本低，且在逆变器的部分开关管存在异常的情况下，依然能达到此功能。

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为本发明的磁悬浮系统的供电控制装置的一实施例的结构示意图；

图2为磁悬浮电机控制系统的一实施例的结构示意图；

图3为磁悬浮电机控制系统的一实施例的电压控制流程示意图；

图4为磁悬浮电机控制系统的一实施例的半开关调制结构示意图；

图5为磁悬浮电机控制系统的另一实施例的半开关调制结构示意图；

图6为磁悬浮电机控制系统的一实施例的电力失效控制下的等效电路结构示意图；

图7为本发明的磁悬浮系统的供电控制方法的一实施例的流程示意图；

图8为本发明的磁悬浮系统的供电控制方法中生成调制波值的一实施例的流程示意图；

图9为本发明的磁悬浮系统的供电控制装置的另一实施例的结构示意图。

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，提供了一种磁悬浮系统的供电控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述磁悬浮系统，包括：变频器、电机和轴承控制部分。供电电源经所述变频器后，分别连接至所述电机和所述轴承控制部分。所述供电电源，还连接至所述轴承控制部分。所述变频器，包括：整流器、逆变器和控制器。供电电源，如电网提供的交流电，经整流器后，一方面经逆变器输出到电机，另一方面输出到轴承控制部分。电网提供的交流电，也能够直接输出到轴承控制部分。控制器，分别向整流器和逆变器输出PWM驱动信号。所述磁悬浮系统的供电控制装置，包括：采样单元和调节单元。所述采样单元，如采样电阻，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述掉电保护单元之间。

其中，所述采样单元，被配置为对所述磁悬浮系统的变频器的母线电压进行采样，即对所述磁悬浮系统中整流器和逆变器之间的母线电压进行采样，得到母线电压采样值。

所述变频器的控制器，被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，使所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线、且使所述母线通过所述轴承控制系统的供电部分为所述轴承控制系统供电。

所述调节单元，被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值。

在一些实施方式中，所述调节单元，在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值，包括：确定所述母线电压参考值和所述母线电压采样值的电压差值；采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值。

具体地，电压控制输出调制波值、载波脉宽调制输出控制开关管的PWM波、半开关调制下合理控制逆变器的开关管的开关状态。其中，半开关调制下，3个动作开关管的驱动PWM波，采用载波脉宽调制方式获得，电压控制环节的输出为调制波值。

在一些实施方式中，所述调节单元，采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值，包括：采用公式(1)，通过参数自调节的滑模变结构控制，得到所述载波脉宽调制的调制波值：α(t)＝-(εs+δ|s|^rsign(s)+ηf(u)sign(s))sign(Δb(u,t)) (1)。

在公式(1)中，α(t)为调制波值，s＝e＝u_ref-u，

u_ref为母线电压参考值，u为母线电压采样值，P为磁轴承的功率，C为电机控制器母线的电容值，R为母线上的放电电阻的阻值。r为常数，在0-1之间取值。t为时间。e为母线电压参考值u_ref与母线电压采样值u之间的电压差值。sign(Δb(u,t))是一个符号函数，取负值。η满足

且其初值大于零。ε及δ满足如下自适应律：

且

η、ε、δ和λ，均为计算系数。dt是时间的微分。

其中，ε及δ虽然为计算系数，但可以按照该自适应律随时间变化，有利于提高系统的收敛速度。

具体地，电力失效控制下，电机处于发电制动状态，制动过程中电机转速在不断减小，此时的电力失效控制系统是一个非线性时变不确定系统，为提高系统的鲁棒性，可设计参数自调节的滑模变结构控制，系统的输入是母线电压参考值u_ref及母线电压的实时采样值u_dc，系统的输出为载波脉宽调制的调制波值。与相关方案中电机发电控制不同，这里不需要电机转子位置角，也无需电流控制，不涉及电流采样，工程实现便捷，成本低。母线电压参考值u_ref，一般根据轴承控制系统的供电电压及轴承DC-DC电源的工作电压范围决定。

其中，可以根据图6所示的等效电路下的数学模型，按公式(1)，通过调制波值α(t)可通过参数自调节的滑模变结构控制获得所述载波脉宽调制的调制波值。

所述变频器的控制器，还被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，控制所述变频器的逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以在所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线的过程中，将所述母线电压控制在设定电压范围内，即将所述母线电压的母线电压采样值控制在设定电压范围内。

具体地，控制方法仅需设计电压控制，无需电流控制及电机转子位置角辨识。半开关调制下6个开关管中，三个开关管为恒关断状态，另三个开关管的PWM波相同。通过合理控制逆变器的开关管的开通与关断，使得电机制动过程中母线电压能稳定控制在设定值。

其中，电力失效控制下，逆变器的6个开关管采用半开关调制。其中，半开关调制可以有两种方式。半开关调制的第一种方式：三个上管关断，三个下管通过输出的PWM波驱动。半开关调制的第二种方式：三个上管通过输出的PWM波驱动，三个下管关断。

由此，通过在电机高速运转掉电时采用失效控制方式，在电机高速运转掉电时，可以使逆变器的3个上管(如第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3)全部关断，3个下管(如第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6)采用PWM驱动；或者使3个下管全部关断，3个上管采用PWM驱动，能够实现磁悬浮电机高速运转掉电时的可靠停机，即提高了磁悬浮电机的可靠性，且实现方式便捷，成本低。

其中，在失效控制方式下仅有3个开关管在动作，能够实现在逆变器的部分开关管存在异常的情况下，依然能达到磁悬浮电机高速运转掉电时的电力失效控制功能。3个动作的开关管采用半开关电压调节方式如载波脉宽调制方式，调制波值为母线电压控制环节的输出，无需进行电流环控制，也就无需电流采样，且该方式下不需知道电机的转子位置，简化了控制过程，实现方式便捷。

在一些实施方式中，所述变频器的控制器，在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，包括以下任一种驱动方式。

第一种驱动方式：若所述调制波值的幅值大于或等于预设的载波值的幅值，则输出第一设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管开通。第一设定电平，可以为高电平。

第二种驱动方式：若所述调制波值的幅值小于预设的载波值的幅值，则输出第二设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管关断。第二设定电平，可以为低电平。

也就是说，所述逆变器的6个开关管中相应开关管，可以在第一设定电平的PWM驱动信号下开通，在第二设定电平的PWM驱动信号下关断。

具体地，采用载波脉宽调制方式获得，电压控制环节的输出为调制波值，调制波值与载波值比较输出开关管的PWM波，当调制波值的幅值大于或等于载波值时输出高电平，调制波值的幅值小于载波值时输出低电平。其中，载波值可以是控制器如DSP芯片中预先设置的。

在一些实施方式中，还包括：所述变频器的控制器，还被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值低于预设的第二阈值电压、且高于所述第一阈值电压的情况下，控制所述变频器的逆变器的6个开关管全部关断。所述第一阈值电压，低于所述第二阈值电压。

具体地，磁悬浮高速运行掉电时，通过检测母线电压值，当低于第二阈值电压时逆变器的开关管全部关闭，当母线电压继续下降至第一阈值电压时启动电力失效控制，即控制器控制逆变器由电机电动驱动状态切换至电力失效控制状态，通过电力失效控制策略维持母线电压在设定值，此时轴承控制系统由轴承DC-DC电源供电。

当然，在一些例子中，所述磁悬浮系统的供电控制装置，也可以包括：采样单元和掉电保护单元。所述采样单元，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述掉电保护单元之间。所述掉电保护单元，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述变频器的控制器之间。

所述掉电保护单元，被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值下降至低于预设的第二阈值电压的情况下，生成第一保护信号。在所述母线电压采样值继续下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，生成第二保护信号。其中，所述第一保护信号，能够使所述变频器的逆变器的6个开关管全部关断。所述第二保护信号，能够在所述供电电源掉电的情况下，采用半开关电压调节方式，使所述逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断。具体地，所述第二保护信号，能够在所述供电电源掉电的情况下，使所述逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，且工作的3个开关管的PWM驱动信号的占空比调制方式采用半开关电压调节方式。其中，所述半开关电压调节方式，是控制逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，且工作的3个开关管的PWM驱动信号的调制波值为母线电压控制环节的输出，无需进行电流环控制，也就无需电流采样，且该方式下不需知道电机的转子位置。

所述变频器的控制器，被配置为基于所述第一保护信号，输出第一PWM驱动信号，以控制逆变器的6个开关管全部关断；以及，所述变频器的控制器，还被配置为基于所述第二保护信号，输出第二PWM驱动信号，以控制所述逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以使所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线、且使所述母线通过所述轴承控制系统的供电部分为所述轴承控制系统供电。

在一些实施方式中，所述轴承控制系统的供电部分，包括：DC-DC电源单元和AC-DC电源单元。所述DC-DC电源单元，包括：轴承DC-DC电源。所述AC-DC电源单元，包括：轴承AC-DC电源。所述DC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述磁悬浮系统的轴承控制系统之间。所述AC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的供电电源与所述轴承控制系统之间，具体可以参见图2和图9所示的例子。

其中，在所述供电电源正常供电、且所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元和所述AC-DC电源单元中输出电压较高的一个电源单元供电。具体地，正常供电且电机驱动器正常的情况下，轴承DC-DC电源及轴承AC-DC电源均有输出，此时由电压输出略高的电源给磁轴承控制系统供电。

在所述供电电源正常供电、但所述变频器异常而引起变频器母线电压输出过低的情况下，所述轴承控制系统由所述AC-DC电源单元供电；其中，所述变频器异常的情况，包括：所述变频器的逆变器异常的情况。具体地，正常供电(即电网有电)时，若电机驱动器出现异常导致母线电压输出过低时，此时轴承控制系统由轴承AC-DC电源供电。

在所述供电电源异常、但所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元供电；其中，所述供电电源异常的情况，包括：所述供电电源掉电的情况。具体地，发生掉电时，控制器检测并识别掉电状态，之后，控制器控制逆变器由电机电动驱动状态切换至电力失效控制状态，如控制逆变器由矢量控制策略切换至电力失效控制策略；通过电力失效控制策略维持母线电压在设定值，此时轴承控制系统由轴承DC-DC电源供电。

在一些实施方式中，所述DC-DC电源单元，包括：轴承DC-DC电源和第一二极管(如第一二极管D1)。所述AC-DC电源单元，包括：轴承AC-DC电源和第二二极管(如第二二极管D2)。

其中，所述轴承DC-DC电源的输入端连接至所述变频器的母线上，所述轴承DC-DC电源的输出端连接至所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接至所述轴承控制系统。

所述轴承AC-DC电源的输入端连接至所述供电电源，所述轴承AC-DC电源的输出端连接至所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接至所述轴承控制系统。

具体地，磁轴承控制部分，包括：轴承DC-DC电源、轴承AC-DC电源、第一二极管D1、第二二极管D2和轴承控制系统。轴承DC-DC电源的输入端连接至整流器与逆变器之间的连线上(即轴承DC-DC电源的输入端连接在电机驱动器的母线上)，轴承DC-DC电源的输出端连接至第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接至轴承控制系统的输入端。轴承AC-DC电源的输入端连接至电网与整流器之间的连线上(即轴承AC-DC电源的输入端连接在电网输入端)，轴承AC-DC电源的输出端连接至第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接至轴承控制系统的输入端，轴承控制系统的输出端连接至轴承。其中，通过第一二极管D1和第二二极管D2，可以使电压输出略高的电源单向供电，而使电压输出略低的电源截止供电。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过在供电电源发生掉电的情况下，基于母线电压控制环节输出的调制波值，采用载波调制方式输出PWM波，使逆变器的6个开关管设计半开关调制方式，仅3个开关管动作，另3个开关管恒关断，能够在逆变器的部分开关管存在异常的情况下，依然能达到电力失效控制的功能，提高了磁悬浮电机的可靠性，且实现方式更便捷。

根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮系统的供电控制装置的一种磁悬浮系统。该磁悬浮系统可以包括：以上所述的磁悬浮系统的供电控制装置。

一些相关方案中，在发生掉电的情况下，为了防止转子跌落，能够使用备用UPS电源(即不间断电源)进行供电，但这种方式需增加备用电源，成本高。

另一些相关方案中，在发生掉电的情况下，为了防止转子跌落，能够通过控制逆变器将电机惯性能量回馈到母线进行供电。具体地，可以通过电压电流双闭环控制方式，调节逆变器6个开关管的占空比，实现对母线电压的控制。但这种控制方式的控制过程相对复杂，且若逆变器的任意一个开关管存在异常时均无法实现该控制功能。

在一些实施方式中，本发明的方案，提出一种磁悬浮电机半开关调制的电力失效控制方案，能够在逆变器的部分开关管存在异常的情况下，依然能达到电力失效控制的功能，提高了磁悬浮电机的可靠性，且实现方式更便捷。

具体地，本发明的方案提出的一种磁悬浮电机半开关调制的电力失效控制方案，在电机高速运转掉电时采用失效控制方式，能够实现磁悬浮电机高速运转掉电时的可靠停机，即提高了磁悬浮电机的可靠性，且实现方式便捷，成本低。

其中，该失效控制方式，可以包括：在电机高速运转掉电时，可以使逆变器的3个上管(如第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3)全部关断，3个下管(如第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6)采用PWM驱动；或者使3个下管全部关断，3个上管采用PWM驱动。

在本发明的方案中，在失效控制方式下仅有3个开关管在动作，能够实现在逆变器的部分开关管存在异常的情况下，依然能达到磁悬浮电机高速运转掉电时的电力失效控制功能。3个动作的开关管采用载波脉宽调制方式，调制波值为母线电压控制环节的输出，无需进行电流环控制，也就无需电流采样，且该方式下不需知道电机的转子位置。

可见，本发明的方案，通过电机控制实现掉时母线电压控制，给磁轴承控制系统供电；通过电压控制输出调制波值，再采用载波调制方式输出PWM波，逆变器的6个开关管设计半开关调制方式，仅3个开关管动作，另3个开关管恒关断。从而，能够实现磁悬浮电机高速运转掉电时的可靠停机，且实现方式便捷，成本低，且在逆变器的部分开关管存在异常的情况下，依然能达到此功能。

其中，控制方法仅需设计电压控制，无需电流控制及电机转子位置角辨识。半开关调制下6个开关管中，三个开关管为恒关断状态，另三个开关管的PWM波相同。

下面结合图2至图6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。

图2为磁悬浮电机控制系统的一实施例的结构示意图。如图2所示，磁悬浮电机控制系统，包括：电机驱动部分、以及磁轴承控制部分。

其中，电机驱动部分(如电机驱动器、变频器等)，包括：整流端(如整流器)、逆变端(如逆变器)和控制器。电网输入端，经整流器和逆变器后连接至电机。控制器分别与整流器和逆变器连接。控制器，根据控制策略，输出相应的PWM波给整流器及逆变器的开关管。例如：该控制策略，在整流端，可以采用全控整流策略；在逆变端，可以采用矢量控制策略。整流器，可以是整流桥。逆变器，可以是逆变桥。

磁轴承控制部分，包括：轴承DC-DC电源、轴承AC-DC电源、第一二极管D1、第二二极管D2和轴承控制系统。轴承DC-DC电源的输入端连接至整流器与逆变器之间的连线上(即轴承DC-DC电源的输入端连接在电机驱动器的母线上)，轴承DC-DC电源的输出端连接至第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接至轴承控制系统的输入端。轴承AC-DC电源的输入端连接至电网与整流器之间的连线上(即轴承AC-DC电源的输入端连接在电网输入端)，轴承AC-DC电源的输出端连接至第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接至轴承控制系统的输入端，轴承控制系统的输出端连接至轴承。

在图2所示的例子中，正常供电且电机驱动器正常的情况下，轴承DC-DC电源及轴承AC-DC电源均有输出，此时由电压输出略高的电源给磁轴承控制系统供电。其中，通过第一二极管D1和第二二极管D2，可以使电压输出略高的电源单向供电，而使电压输出略低的电源截止供电。

在图2所示的例子中，正常供电(即电网有电)时，若电机驱动器出现异常导致母线电压输出过低时，此时轴承控制系统由轴承AC-DC电源供电。

在图2所示的例子中，发生掉电时，控制器检测并识别掉电状态，之后，控制器控制逆变器由电机电动驱动状态切换至电力失效控制状态，如控制逆变器由矢量控制策略切换至电力失效控制策略；通过电力失效控制策略维持母线电压在设定值，此时轴承控制系统由轴承DC-DC电源供电。

具体地，磁悬浮高速运行掉电时，通过检测母线电压值，当低于第二阈值电压时逆变器的开关管全部关闭，当母线电压继续下降至第一阈值电压时启动电力失效控制，即控制器控制逆变器由电机电动驱动状态切换至电力失效控制状态，通过电力失效控制策略维持母线电压在设定值，此时轴承控制系统由轴承DC-DC电源供电。

图3为磁悬浮电机控制系统的一实施例的电压控制流程示意图。

电力失效控制策略可以参见图3所示的例子。如图3所示，控制目标是通过合理控制逆变器的开关管的开通与关断，使得电机制动过程中母线电压能稳定控制在设定值。

在图3所示的例子中，电压控制输出调制波值、载波脉宽调制输出控制开关管的PWM波、半开关调制下合理控制逆变器的开关管的开关状态。

在一些例子中，图3所示的例子中半开关调制的具体过程，可以参见以下示例性说明。

电力失效控制下，逆变器的6个开关管采用半开关调制。其中，半开关调制可以有两种方式：

半开关调制的第一种方式：三个上管关断，三个下管通过输出的PWM波驱动。

半开关调制的第二种方式：三个上管通过输出的PWM波驱动，三个下管关断。

图4为磁悬浮电机控制系统的一实施例的半开关调制结构示意图，图,4为磁悬浮电机控制系统的另一实施例的半开关调制结构示意图，图6为磁悬浮电机控制系统的一实施例的电力失效控制下的等效电路结构示意图。

如图4和图5所示，在第一种半开关调试实现方式(即半开关调制的第一种方式)下，当电机的反电势电压处于E_b＞0,E_c＜E_a＜0(E_a为三相电机的a相反电势电压、E_b为三相电机的b相反电势电压、E_c为三相电机的c相反电势电压)期间时，电机控制逆变端的等效电路如图6所示，该电机控制逆变端的等效电路与BOOST电路(即升压斩波器)类似，可通过控制开关管Q5的占空比，从而控制母线电压的输出。

例如：通过控制开关管Q5的占空比，从而控制母线电压的输出，具体可以是：根据母线电压参考值与采样值的差通过参数自调节的滑模变结构得出载波调制方式下的调制波值，然后在输出PWM给开关管；其中，占空比是由调制波值决定的。

在一些例子中，图3所示的例子中PWM波输出的具体过程，可以参见以下示例性说明。

半开关调制下，3个动作开关管的驱动PWM波，采用载波脉宽调制方式获得，电压控制环节的输出为调制波值，调制波值与载波值比较输出开关管的PWM波，当调制波值的幅值大于或等于载波值时输出高电平，调制波值的幅值小于载波值时输出低电平。其中，载波值可以是控制器如DSP芯片中预先设置的。

在一些例子中，图3所示的例子中电压控制的具体过程，可以参见以下示例性说明。

电力失效控制下，电机处于发电制动状态，制动过程中电机转速在不断减小，此时的电力失效控制系统是一个非线性时变不确定系统，为提高系统的鲁棒性，可设计参数自调节的滑模变结构控制，系统的输入是母线电压参考值u_ref及母线电压的实时采样值u_dc，系统的输出为载波脉宽调制的调制波值。与相关方案中电机发电控制不同，这里不需要电机转子位置角，也无需电流控制，不涉及电流采样，工程实现便捷，成本低。母线电压参考值u_ref，一般根据轴承控制系统的供电电压及轴承DC-DC电源的工作电压范围决定。

根据图6所示的等效电路下的数学模型，输出的调制波值α(t)可通过参数自调节的滑模变结构控制获得：

α(t)＝-(εs+δ|s|^rsign(s)+ηf(u)sign(s))sign(Δb(u,t)) (1)。

在公式(1)中，s＝e＝u_ref-u，

u_ref为母线电压参考值，u为母线电压采样值(即母线电压的实时采样值u_dc)，P为磁轴承的功率，C为电机控制器母线的电容值，R为母线上的放电电阻的阻值；r为常数，在0-1之间取值；t为时间。e为母线电压参考值u_ref与母线电压采样值u之间的电压差值。

Δb(u,t)的符号为负，但数值不确定。sign(Δb(u,t))是图6所示的等效电路下的数学模型中的一个符号函数，取负值的符号即可，不需要使用具体的数值。

η满足

且其初值大于零。

ε及δ满足如下自适应律：

且

η、ε、δ和λ，均为计算系数。dt是时间的微分。ε及δ虽然为计算系数，但可以按照该自适应律随时间变化，有利于提高系统的收敛速度。

其中，滑模控制(sliding mode control，SMC)也叫变结构控制，本质上是一类特殊的非线性控制，且非线性表现为控制的不连续性。滑模变结构控制作为一种特殊的鲁棒控制方法，在解决不确定非线性系统的控制问题上显示出了巨大的生命力。

在一些实施方式中，除上面设计的参数自调节滑模变结构控制外，在对母线电压纹波要求不高时，电压控制策略也可使用PI控制(即比例积分控制)。

具体地，PI控制下，输入输出的传递函数可以为：

由于本实施例的磁悬浮系统所实现的处理及功能基本相应于前述图1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，通过在供电电源发生掉电的情况下，基于母线电压控制环节输出的调制波值，采用载波调制方式输出PWM波，使逆变器的6个开关管设计半开关调制方式，仅3个开关管动作，另3个开关管恒关断，在电机高速运转掉电时采用失效控制方式，能够实现磁悬浮电机高速运转掉电时的可靠停机，即提高了磁悬浮电机的可靠性，且实现方式便捷，成本低。

根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮系统的一种磁悬浮系统的供电控制方法，如图7所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述磁悬浮系统，包括：变频器、电机和轴承控制部分。供电电源经所述变频器后，分别连接至所述电机和所述轴承控制部分。所述供电电源，还连接至所述轴承控制部分。所述变频器，包括：整流器、逆变器和控制器。供电电源，如电网提供的交流电，经整流器后，一方面经逆变器输出到电机，另一方面输出到轴承控制部分。电网提供的交流电，也能够直接输出到轴承控制部分。控制器，分别向整流器和逆变器输出PWM驱动信号。所述磁悬浮系统的供电控制方法，包括：步骤S110至步骤S140。

在步骤S110处，通过采样单元，对所述磁悬浮系统的变频器的母线电压进行采样，即对所述磁悬浮系统中整流器和逆变器之间的母线电压进行采样，得到母线电压采样值。

在步骤S120处，通过变频器的控制器，在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，使所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线、且使所述母线通过所述轴承控制系统的供电部分为所述轴承控制系统供电。

在步骤S130处，通过调节单元，在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值。

在一些可选实施方式中，步骤S130中通过调节单元，在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值的具体过程，可以参见以下示例性说明。

下面结合图8所示本发明的方法中生成调制波值的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S130中生成调制波值的具体过程，可以包括：步骤S210和步骤S220。

步骤S210，确定所述母线电压参考值和所述母线电压采样值的电压差值。

步骤S220，采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值。

具体地，电压控制输出调制波值、载波脉宽调制输出控制开关管的PWM波、半开关调制下合理控制逆变器的开关管的开关状态。其中，半开关调制下，3个动作开关管的驱动PWM波，采用载波脉宽调制方式获得，电压控制环节的输出为调制波值。

在一些实施方式中，步骤S220中通过调节单元，采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值的具体过程，可以包括：采用公式(1)，通过参数自调节的滑模变结构控制，得到所述载波脉宽调制的调制波值：

α(t)＝-(εs+δ|s|^rsign(s)+ηf(u)sign(s))sign(Δb(u,t)) (1)。

在公式(1)中，α(t)为调制波值，s＝e＝u_ref-u，

u_ref为母线电压参考值，u为母线电压采样值，P为磁轴承的功率，C为电机控制器母线的电容值，R为母线上的放电电阻的阻值。r为常数，在0-1之间取值。t为时间。e为母线电压参考值u_ref与母线电压采样值u之间的电压差值。sign(Δb(u,t))是一个符号函数，取负值。η满足

且其初值大于零。ε及δ满足如下自适应律：

且

η、ε、δ和λ，均为计算系数。dt是时间的微分。

其中，ε及δ虽然为计算系数，但可以按照该自适应律随时间变化，有利于提高系统的收敛速度。

具体地，电力失效控制下，电机处于发电制动状态，制动过程中电机转速在不断减小，此时的电力失效控制系统是一个非线性时变不确定系统，为提高系统的鲁棒性，可设计参数自调节的滑模变结构控制，系统的输入是母线电压参考值u_ref及母线电压的实时采样值u_dc，系统的输出为载波脉宽调制的调制波值。与相关方案中电机发电控制不同，这里不需要电机转子位置角，也无需电流控制，不涉及电流采样，工程实现便捷，成本低。母线电压参考值u_ref，一般根据轴承控制系统的供电电压及轴承DC-DC电源的工作电压范围决定。

其中，可以根据图6所示的等效电路下的数学模型，按公式(1)，输出的调制波值α(t)可通过参数自调节的滑模变结构控制获得所述载波脉宽调制的调制波值。

在步骤S140处，通过变频器的控制器，还在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，控制所述变频器的逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以在所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线的过程中，将所述母线电压控制在设定电压范围内，即将所述母线电压的母线电压采样值控制在设定电压范围内。

具体地，控制方法仅需设计电压控制，无需电流控制及电机转子位置角辨识。半开关调制下6个开关管中，三个开关管为恒关断状态，另三个开关管的PWM波相同。通过合理控制逆变器的开关管的开通与关断，使得电机制动过程中母线电压能稳定控制在设定值。

其中，电力失效控制下，逆变器的6个开关管采用半开关调制。其中，半开关调制可以有两种方式。半开关调制的第一种方式：三个上管关断，三个下管通过输出的PWM波驱动。半开关调制的第二种方式：三个上管通过输出的PWM波驱动，三个下管关断。

由此，通过在电机高速运转掉电时采用失效控制方式，在电机高速运转掉电时，可以使逆变器的3个上管(如第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3)全部关断，3个下管(如第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6)采用PWM驱动；或者使3个下管全部关断，3个上管采用PWM驱动，能够实现磁悬浮电机高速运转掉电时的可靠停机，即提高了磁悬浮电机的可靠性，且实现方式便捷，成本低。

其中，在失效控制方式下仅有3个开关管在动作，能够实现在逆变器的部分开关管存在异常的情况下，依然能达到磁悬浮电机高速运转掉电时的电力失效控制功能。3个动作的开关管采用半开关电压调节方式如载波脉宽调制方式，调制波值为母线电压控制环节的输出，无需进行电流环控制，也就无需电流采样，且该方式下不需知道电机的转子位置，简化了控制过程，实现方式便捷。

在一些实施方式中，步骤S140中通过变频器的控制器，在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，包括以下任一种驱动方式。

第一种驱动方式：若所述调制波值的幅值大于或等于预设的载波值的幅值，则输出第一设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管开通。第一设定电平，可以为高电平。

第二种驱动方式：若所述调制波值的幅值小于预设的载波值的幅值，则输出第二设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管关断。第二设定电平，可以为低电平。

具体地，采用载波脉宽调制方式获得，电压控制环节的输出为调制波值，调制波值与载波值比较输出开关管的PWM波，当调制波值的幅值大于或等于载波值时输出高电平，调制波值的幅值小于载波值时输出低电平。其中，载波值可以是控制器如DSP芯片中预先设置的。

在一些实施方式中，还包括：通过变频器的控制器，还在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值低于预设的第二阈值电压、且高于所述第一阈值电压的情况下，控制所述变频器的逆变器的6个开关管全部关断。所述第一阈值电压，低于所述第二阈值电压。

具体地，磁悬浮高速运行掉电时，通过检测母线电压值，当低于第二阈值电压时逆变器的开关管全部关闭，当母线电压继续下降至第一阈值电压时启动电力失效控制，即控制器控制逆变器由电机电动驱动状态切换至电力失效控制状态，通过电力失效控制策略维持母线电压在设定值，此时轴承控制系统由轴承DC-DC电源供电。

当然，在一些例子中，所述磁悬浮系统的供电控制方法，也可以包括：通过采样单元和掉电保护单元执行磁悬浮系统在供电电源掉电的情况下的供电控制，具体可以参见以下示例性说明。

通过掉电保护单元，在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值下降至低于预设的第二阈值电压的情况下，生成第一保护信号。在所述母线电压采样值继续下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，生成第二保护信号。其中，所述第一保护信号，能够使所述变频器的逆变器的6个开关管全部关断。所述第二保护信号，能够在所述供电电源掉电的情况下，采用半开关电压调节方式，使所述逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断。具体地，所述第二保护信号，能够在所述供电电源掉电的情况下，使所述逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，且工作的3个开关管的PWM驱动信号的占空比调制方式采用半开关电压调节方式。其中，所述半开关电压调节方式，是控制逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，且工作的3个开关管的PWM驱动信号的调制波值为母线电压控制环节的输出，无需进行电流环控制，也就无需电流采样，且该方式下不需知道电机的转子位置。

通过变频器的控制器，基于所述第一保护信号，输出第一PWM驱动信号，以控制逆变器的6个开关管全部关断；以及，基于所述第二保护信号，输出第二PWM驱动信号，以控制所述逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以使所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线、且使所述母线通过所述轴承控制系统的供电部分为所述轴承控制系统供电。

在一些实施方式中，所述轴承控制系统的供电部分，包括：DC-DC电源单元和AC-DC电源单元。所述DC-DC电源单元，包括：轴承DC-DC电源。所述AC-DC电源单元，包括：轴承AC-DC电源。所述DC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述磁悬浮系统的轴承控制系统之间。所述AC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的供电电源与所述轴承控制系统之间。

其中，在所述供电电源正常供电、且所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元和所述AC-DC电源单元中输出电压较高的一个电源单元供电。具体地，正常供电且电机驱动器正常的情况下，轴承DC-DC电源及轴承AC-DC电源均有输出，此时由电压输出略高的电源给磁轴承控制系统供电。

在所述供电电源正常供电、但所述变频器异常而引起变频器母线电压输出过低的情况下，所述轴承控制系统由所述AC-DC电源单元供电；其中，所述变频器异常的情况，包括：所述变频器的逆变器异常的情况。具体地，正常供电(即电网有电)时，若电机驱动器出现异常导致母线电压输出过低时，此时轴承控制系统由轴承AC-DC电源供电。

在所述供电电源异常、但所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元供电；其中，所述供电电源异常的情况，包括：所述供电电源掉电的情况。具体地，发生掉电时，控制器检测并识别掉电状态，之后，控制器控制逆变器由电机电动驱动状态切换至电力失效控制状态，如控制逆变器由矢量控制策略切换至电力失效控制策略；通过电力失效控制策略维持母线电压在设定值，此时轴承控制系统由轴承DC-DC电源供电。

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，采用本实施例的技术方案，通过电压控制输出调制波值，再采用载波调制方式输出PWM波，逆变器的6个开关管设计半开关调制方式，仅3个开关管动作，另3个开关管恒关断，从而能够通过电机控制实现掉时母线电压控制，给磁轴承控制系统供电，能够实现磁悬浮电机高速运转掉电时的可靠停机，提升了磁悬浮系统的可靠性；并且，本发明的方案的实现方式便捷，成本低，且在逆变器的部分开关管存在异常的情况下，依然能达到此功能。

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 (14)

1.一种磁悬浮系统的供电控制装置，其特征在于，包括：采样单元和调节单元；其中，

所述采样单元，被配置为对所述磁悬浮系统的变频器的母线电压进行采样，得到母线电压采样值；

所述变频器的控制器，被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，使所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线、且使所述母线通过所述轴承控制系统的供电部分为所述轴承控制系统供电；

所述调节单元，被配置为在所述母线电压采样值下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值；

所述变频器的控制器，还被配置为根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，控制所述变频器的逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以在所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线的过程中，将所述母线电压控制在设定电压范围内。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮系统的供电控制装置，其特征在于，还包括：

所述变频器的控制器，还被配置为在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值低于预设的第二阈值电压、且高于所述第一阈值电压的情况下，控制所述变频器的逆变器的6个开关管全部关断；所述第一阈值电压，低于所述第二阈值电压。

3.根据权利要求1或2所述的磁悬浮系统的供电控制装置，其特征在于，所述调节单元，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值，包括：

确定所述母线电压参考值和所述母线电压采样值的电压差值；

采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮系统的供电控制装置，其特征在于，所述调节单元，采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值，包括：

采用公式(1)，通过参数自调节的滑模变结构控制，得到所述载波脉宽调制的调制波值：

α(t)＝-(εs+δ|s|^rsign(s)+ηf(u)sign(s))sign(Δb(u,t)) (1)；

在公式(1)中，α(t)为调制波值，s＝e＝u_ref-u，

u_ref为母线电压参考值，u为母线电压采样值，P为磁轴承的功率，C为电机控制器母线的电容值，R为母线上的放电电阻的阻值；r为常数，在0-1之间取值；t为时间；e为u_ref与u之间的电压差值；sign(Δb(u,t))是一个符号函数，取负值；η满足

且其初值大于零；ε及δ满足如下自适应律：

且

η、ε、δ和λ，均为计算系数；dt是时间的微分。

5.根据权利要求3所述的磁悬浮系统的供电控制装置，其特征在于，所述变频器的控制器，根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，包括：

若所述调制波值的幅值大于或等于预设的载波值的幅值，则输出第一设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管开通；

若所述调制波值的幅值小于预设的载波值的幅值，则输出第二设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管关断。

6.根据权利要求1或2所述的磁悬浮系统的供电控制装置，其特征在于，所述轴承控制系统的供电部分，包括：DC-DC电源单元和AC-DC电源单元；所述DC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述磁悬浮系统的轴承控制系统之间；所述AC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的供电电源与所述轴承控制系统之间；其中，

在所述供电电源正常供电、且所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元和所述AC-DC电源单元中输出电压较高的一个电源单元供电；

在所述供电电源正常供电、但所述变频器异常而引起变频器母线电压输出过低的情况下，所述轴承控制系统由所述AC-DC电源单元供电；

在所述供电电源异常、但所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元供电。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮系统的供电控制装置，其特征在于，所述DC-DC电源单元，包括：轴承DC-DC电源和第一二极管；所述AC-DC电源单元，包括：轴承AC-DC电源和第二二极管；其中，

所述轴承DC-DC电源的输入端连接至所述变频器的母线上，所述轴承DC-DC电源的输出端连接至所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接至所述轴承控制系统；

所述轴承AC-DC电源的输入端连接至所述供电电源，所述轴承AC-DC电源的输出端连接至所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接至所述轴承控制系统。

8.一种磁悬浮系统，其特征在于，包括：如权利要求1至7中任一项所述的磁悬浮系统的供电控制方法。

9.一种磁悬浮系统的供电控制方法，其特征在于，包括：

对所述磁悬浮系统的变频器的母线电压进行采样，得到母线电压采样值；

在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，使所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线、且使所述母线通过所述轴承控制系统的供电部分为所述轴承控制系统供电；

在所述母线电压采样值下降至低于预设的第一阈值电压的情况下，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值；

根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，控制所述变频器的逆变器的6个开关管中3个开关管工作、另3个开关管关断，以在所述逆变器将所述磁悬浮系统的电机处于惰转状态时的惯性能量回馈到所述母线的过程中，将所述母线电压控制在设定电压范围内。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮系统的供电控制方法，其特征在于，还包括：

在所述磁悬浮系统的供电电源掉电的情况下，在所述母线电压采样值低于预设的第二阈值电压、且高于所述第一阈值电压的情况下，控制所述变频器的逆变器的6个开关管全部关断；所述第一阈值电压，低于所述第二阈值电压。

11.根据权利要求9或10所述的磁悬浮系统的供电控制方法，其特征在于，根据预设的母线电压参考值和所述母线电压采样值，采用半开关电压调节方式，生成调制波值，包括：

确定所述母线电压参考值和所述母线电压采样值的电压差值；

采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值。

12.根据权利要求11所述的磁悬浮系统的供电控制方法，其特征在于，采用参数自调节的滑模变结构控制方式，根据所述电压差值得到载波脉宽调制的调制波值，包括：

采用公式(1)，通过参数自调节的滑模变结构控制，得到所述载波脉宽调制的调制波值：

α(t)＝-(εs+δ|s|^rsign(s)+ηf(u)sign(s))sign(Δb(u,t)) (1)；

在公式(1)中，α(t)为调制波值，s＝e＝u_ref-u，

u_ref为母线电压参考值，u为母线电压采样值，P为磁轴承的功率，C为电机控制器母线的电容值，R为母线上的放电电阻的阻值；r为常数，在0-1之间取值；t为时间；e为u_ref与u之间的电压差值；sign(Δb(u,t))是一个符号函数，取负值；η满足

且其初值大于零；ε及δ满足如下自适应律：

且

η、ε、δ和λ，均为计算系数；dt是时间的微分。

13.根据权利要求11所述的磁悬浮系统的供电控制方法，其特征在于，所述变频器的控制器，根据所述调制波值，输出PWM驱动信号，包括：

若所述调制波值的幅值大于或等于预设的载波值的幅值，则输出第一设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管开通；

若所述调制波值的幅值小于预设的载波值的幅值，则输出第二设定电平的PWM驱动信号，以使所述逆变器的6个开关管中相应开关管关断。

14.根据权利要求9或10所述的磁悬浮系统的供电控制方法，其特征在于，所述轴承控制系统的供电部分，包括：DC-DC电源单元和AC-DC电源单元；所述DC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的变频器的母线与所述磁悬浮系统的轴承控制系统之间；所述AC-DC电源单元，设置在所述磁悬浮系统的供电电源与所述轴承控制系统之间；其中，

在所述供电电源正常供电、且所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元和所述AC-DC电源单元中输出电压较高的一个电源单元供电；

在所述供电电源正常供电、但所述变频器异常而引起变频器母线电压输出过低的情况下，所述轴承控制系统由所述AC-DC电源单元供电；

在所述供电电源异常、但所述变频器正常工作的情况下，所述轴承控制系统由所述DC-DC电源单元供电。

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