一種磁軸承開關(guān)功放的半周期控制方法

吳 凡，仇志堅(jiān)

(上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，上海 200444)

0 引 言

在磁懸浮軸承控制系統(tǒng)中，全橋結(jié)構(gòu)開關(guān)功放在實(shí)際運(yùn)用中對(duì)電流有良好的跟蹤效果[1-4]。目前，磁軸承開關(guān)功放的控制策略主要有最大電流誤差控制、節(jié)點(diǎn)電位控制法和單周期控制等[5-8]。最大電流誤差控制在模擬控制中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、控制精度高,但在數(shù)字控制中效果不好；節(jié)點(diǎn)電位控制包含PID控制算法，對(duì)磁軸承參數(shù)敏感；數(shù)字單周期控制是利用開關(guān)變換器的脈沖調(diào)制和非線性特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)電壓和電流的瞬時(shí)控制,具有控制精度高和響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以提高磁懸浮軸承控制系統(tǒng)性能[9-12]。

文獻(xiàn)[13]分別在單、雙極性單周期控制中，僅考慮電感特性推導(dǎo)了單周期控制數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其合理性，并運(yùn)用于五相六橋臂開關(guān)功放電路中控制五自由度的磁軸承電機(jī)，獲得良好的控制效果。文獻(xiàn)[14]考慮了磁軸承線圈電阻特性，對(duì)原有的單周期控制數(shù)學(xué)模型算法進(jìn)行優(yōu)化，并在電流均值和終值跟蹤方法下對(duì)單、雙極性單周期控制進(jìn)行比較，仿真驗(yàn)證了其合理性。文獻(xiàn)[15]根據(jù)單周期控制原理，分析其系統(tǒng)存在延時(shí)的因素及其對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成的影響，提出了通過(guò)傳遞函數(shù)和傅里葉分解法添加延時(shí)補(bǔ)償項(xiàng)，設(shè)計(jì)出兩種延時(shí)補(bǔ)償模型，仿真和實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證其可行性。

上述文獻(xiàn)的數(shù)字單周期控制算法中，是在每個(gè)周期初始時(shí)刻采樣電流，并與參考電流比較來(lái)計(jì)算占空比，并用于當(dāng)前整個(gè)周期內(nèi)的PWM信號(hào)產(chǎn)生?！?br>