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CN101038811B - 一种新型电磁轴承功率放大器的装置 - Google Patents

一种新型电磁轴承功率放大器的装置 Download PDF

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CN101038811B
CN101038811B CN 200710014216 CN200710014216A CN101038811B CN 101038811 B CN101038811 B CN 101038811B CN 200710014216 CN200710014216 CN 200710014216 CN 200710014216 A CN200710014216 A CN 200710014216A CN 101038811 B CN101038811 B CN 101038811B
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CN
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power amplifier
power
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load
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何洪臣
李瑞来
李元河
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Shandong Xinfengguang Electronic Technology Development Co., Ltd.
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Shandong Xinfeng Photoelectric Science & Technology Development Co Ltd
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    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种新型电磁轴承功率放大器的装置，属于电力电子和电源技术领域，该装置是由一个主电源、一个能量回馈和N个功率放大器单元组成，N个功率放大器单元共用一个能量回馈和一个主电源，每个功率放大器单元的负载中储存的能量通过一个共用的能量回馈释放回主电源中，N≥1；所述的功率放大器单元包括有功率开关、以及分别与功率开关连接的负载、嵌位电路、PWM控制器、通过电流传感器的误差放大器。本发明的电磁轴承功率放大器装置，由于采用了N路功率放大器共用一个主电源和一个能量回馈装置，具有动态特性好，线性度高、功耗低、体积小、效率高。

Description

一种新型电磁轴承功率放大器的装置
(一)技术领域
本发明涉及一种新型电磁轴承功率放大器的装置，属于电力电子和电源技术领域。
(二)背景技术
在要求电源电流输出响应速度快、频率响应宽、失真小、功耗低、体积小、效率高的电磁轴承功率放大器装置中采用传统的电路技术很难实现。
(三)发明内容
本发明的目的在于，提供一种电源电流输出响应速度快、频率响应宽、失真小、功耗低、体积小、效率高的新型电磁轴承功率放大器的装置。
本发明是通过以下措施来实现的：
本发明的新型电磁轴承功率放大器的装置，是由一个主电源、一个能量回馈和N个功率放大器单元组成，N个功率放大器单元共用一个能量回馈和一个主电源，每个功率放大器单元的负载中储存的能量通过一个共用的能量回馈释放回主电源中，N≥1；
所述的功率放大器单元包括有功率开关、以及分别与功率开关连接的负载、嵌位电路、PWM控制器、通过电流传感器的误差放大器。
上述本发明的装置中，所述的功率开关为场效应管或IGBT；所述的负载为电感；所述的嵌位电路为二极管；所述的电流取样为电流传感器；所述的能量回馈是由电源滤波均压电路、半桥逆变电路、变压器、全波整流电路依次连接组成。
本发明的装置采用单个开关器件组成，利用脉宽调制(PWM)、电流双闭环控制、能量回馈控制等技术，使放大器具有良好的动态特性和线性度，能很好的跟踪给定信号在负载上得到高质量的电流输出。
本发明一种新型电磁轴承功率放大器的装置，每一路功率放大器单元采用单一功率开关器件，通过控制开关器件的通、断使流过负载的平均电流发生变化，负载上得到可需的电流。每一路功率放大器单元加电流负反馈控制，这样负载可得到与给定信号成线性关系的电流。在开关器件关断期间，负载上的能量通过由二极管组成的嵌位电路为能量回馈装置提供电源，通过能量回馈装置将此能量返回到放大电路的主电源上。
本发明的电磁轴承功率放大器装置，由于采用了N路功率放大器共用一个主电源和一个能量回馈装置，具有动态特性好，线性度高、功耗低、体积小、效率高。
(四)附图说明
图1是电磁轴承功率放大器电路结构原理图
1、功率开关；2、负载；3、嵌位电路；4、PWM控制器；5、电流取样；6、误差放大器；7、能量回馈。
图2是电磁轴承功率放大器原理图
图中：VA、Vb为IGBT或场效应管；G1、G2、G3、GN为场效应管或IGBT；C1、C2为储能电容；C3为电容；R1、R2为电阻；DA、DB、D1、D2、D3、DN为二极管；L1、L2、L3、…LN为电感；T为变压器；CT1、CT2、CT3、CTN为电流传感器。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体的说明。
附图1所示是电磁轴承功率放大器装置的总电路结构图。是由功率开关1、负载2、嵌位电路3、PWM控制器4、电流取样5、误差放大器6、能量回馈7组成。每一路放大器采用单一功率开关器件，通过控制开关器件的通、断使流过负载的平均电流发生变化，负载上得到可需的电流。每一路功率放大器单元加电流负反馈控制，这样负载可得到与给定信号成线性关系的电流。在开关器件关断期间，负载上的能量通过由二极管组成的嵌位电路为能量回馈装置提供电源。能量回馈装置通过变压器和整流电路将此能量返回到放大电路的主电源上。
附图2所示是电磁轴承功率放大器的原理图。其原理为：功率开关G1、G2、G3、GN为场效应管或IGBT；L1、L2、L3、…LN为电感；嵌位电路由D1、D2、D3、DN二极管组成；电流取样CT1、CT2、CT3、CTN为电流传感器。
该装置的工作过程是：通过输入给定信号Vi，功率开关器件按一定的开关频率工作，从而使负载(电感)中得到输出电流，每一路通过电流传感器取样后与该给定信号作比较得到误差信号，误差信号经过误差放大器放大来控制PWM控制器，从而控制该负载中的电流，使负载中的电流具有良好的动态特性和线性度，很好的跟踪给定信号，满足技术指标要求。
当某一路功率开关器件开通时，负载上从电源吸收能量，电源给负载补充能量，功率开关器件关断时负载上储存的能量通过嵌位二极管回馈作为能量回馈装置的电源，该电源经过逆变变换，变成交流经变压器隔离、整流后回馈到功率开关器件的供电电源。
该能量回馈装置是由电源滤波均压电路、半桥逆变电路、变压器、全波整流电路组成。电路各部分结构的相互关系为：由C1、C2、R1、R2组成了电源滤波均压电路，保证能量回馈装置供电电源的稳定性，能量回馈装置采用半桥逆变电路，其输出经过变压器T隔离后经全波整流输出接至功率开关器件的供电电源两端。

Claims (6)

1.一种新型电磁轴承功率放大器的装置，其特征在于：是由一个主电源、一个能量回馈和N个功率放大器单元组成，N个功率放大器单元共用所述的能量回馈和所述的主电源，N≥1；
所述的功率放大器单元包括有一个功率开关(1)、误差放大器(6)以及分别与所述功率开关连接的负载(2)、嵌位电路(3)、PWM控制器(4)、电流取样(5)，误差放大器(6)分别与PWM控制器(4)和电流取样(5)连接；
每个功率放大器单元的负载中储存的能量通过所述的能量回馈释放回所述的主电源中，每个功率放大器单元的嵌位电路均通过能量回馈与主电源的正极连接，每个功率放大器单元的功率开关均与主电源的负极连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的功率开关(1)为场效应管或IGBT。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的负载(2)为电感。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的嵌位电路(3)为二极管。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的电流取样(5)为电流传感器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的能量回馈是由电源滤波均压电路、半桥逆变电路、变压器、全波整流电路依次连接组成。
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