张 柯, 刘明学



磁力轴承用两电平数字开关功放仿真与实验研究

张 柯, 刘明学

（武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064）

本文阐述了磁力轴承用两电平数字开关功放的实现原理，从理论上分析了数字功放的评价指标电流响应速度与电流纹波，考虑开关管、二极管特性等非线性因素，推导了电流纹波的理论表达式；考虑AD量化过程，建立了基于Simulink的仿真模型，并进行了仿真；搭建了数字功放实验平台，进行了不同工况下的实验研究。结论表明，仿真模型与实际功放的带宽比较接近，电流纹波的理论值、仿真值、实验测试值较为接近。

数字功放 电流纹波 电流响应速度

0 引言

磁力轴承具备无机械接触、无摩擦、无需润滑、支承特性可控等突出优点，是高速精密转子的理想支承，具有广阔的应用前景[1]。功率放大器是磁力轴承控制系统中的核心部件，其作用是在电磁线圈中产生精确的受控电流以产生维持转子系统正常工作的电磁力，其性能直接影响转子系统的动态特性。

开关功放由于控制驱动简单、易实现和能量转换率高等优点，是目前磁力轴承控制系统中实现能量转换的主要方式。西安交通大学的陈立群等人在分析磁力轴承性能要求的基础上，从开关效率及频率、器件选择、电流响应率、算法设计和噪声等方面入手，针对开关功放进行了样机研制和实验研究，完善了开关功放的设计准则[2]。

开关功放按照运算方式，可分为模拟功放和数字功放，数字功放由于算法设计灵活，驱动波形生成简单，是开关功放的主要发展趋势。……