无偏置磁轴承线圈控制电路及控制方法技术

本发明专利技术涉及磁轴承线圈电流控制技术领域，具体涉及一种无偏置磁轴承线圈控制电路及控制方法。该控制电路包括：第一通断控制模块、第二通断控制模块、第一线圈(譬如轴承的正向线圈)电路模块和第二线圈(譬如轴承的负向线圈)电路模块，在传统的电路中，不同线圈中的电流独立控制，导致电力电子器件频繁高频运作，降低系统的可靠性，减慢了控制闭环的动态响应，并大大增加了控制策略的复杂度。本发明专利技术的控制电路中不同线圈中的电流统一控制，不需要控制环间相互协调，大大简化了无偏置磁轴承线圈的控制电路结构及磁轴承线圈中电流的控制策略，降低了控制电路的复杂度同时提高了磁轴承系统的动态响应以及可靠性。

Control Circuit and Control Method of Unbiased Magnetic Bearing Coil

【技术实现步骤摘要】
无偏置磁轴承线圈控制电路及控制方法
本专利技术涉及磁轴承线圈电流控制
，具体涉及一种无偏置磁轴承线圈控制电路及控制方法。
技术介绍
无偏置主动磁轴承线圈控制由于没有偏置磁场，只有控制磁场的存在，当系统控制要求磁浮轴承对轴系产生正向作用力时，由于磁场吸引力的单向性，只有正向控制线圈中需要导入控制电流，而负向控制电流需要保持为零。当系统控制要求磁浮轴承对轴系产生负向作用力时，正向控制电流需要保持为零，只有负向控制线圈中需要导入控制电流。为了实现这种单侧电流为零的控制，通常需要两组电力电子电路，分别控制正反两方向线圈中的电流，以保证轴承力的自由控制。在需要特定方向轴承力时，只有一组桥式电路导通，另一组桥式电路关闭，在这种设计中，所需要的电力电子电路过于复杂，而且由于正负向线圈为独立控制，两路控制环间的协调控制难度大大增加，由于轴系的动态响应，会造成磁浮轴承控制系统对轴承力方向需求高频变化，需要电力电子电路高频运作。鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的无偏置磁轴承线圈控制电路及控制方法成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种无偏置磁轴承线圈控制电路及控制方法。本专利技术的目的可通过以下的技术措施来实现：本专利技术的一个方面提供了一种无偏置磁轴承线圈控制电路，该控制电路包括：第一通断控制模块，一端连接电源正极，另一端连接电源负极或接地，用于控制电源正极输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地；第二通断控制模块，与所述第一通断控制模块间隔设置，一端连接电源的输出端，另一端连接电源负极或接地，用于控制电源正极输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地；设于所述第一通断控制模块和第二通断控制模块之间的依次串联的第一线圈电路模块和第二线圈电路模块，所述第一线圈电路模块的一端连接所述第一通断控制模块，所述第一线圈电路模块的另一端与所述第二线圈电路模块的一端串联，所述第二线圈电路模块的另一端连接所述第二通断控制模块，所述第一线圈电路模块包括：第一线圈和与所述第一线圈并联的第一二极管，所述第二线圈电路模块包括：第二线圈和与所述第二线圈并联的第二二极管；导通第二线圈中的电流时，控制第一通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第一二极管，绕过第一线圈，流向第二线圈，同时控制第二通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地；导通第一线圈中的电流时，控制第二通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第二二极管，绕过第二线圈，流向第一线圈，同时控制第一通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地。优选地，所述第一通断控制模块包括依次串联的第一开关和第二开关，第一开关的一端连接电源正极，第一开关的另一端与第二开关的一端串联，第二开关的另一端连接电源负极或接地。优选地，所述第二通断控制模块包括依次串联的第三开关和第四开关，第三开关的一端连接电源正极，第三开关的另一端与第四开关的一端串联，第四开关的另一端连接电源负极或接地。优选地，所述第一线圈电路模块的一端设于所述第一开关和第二开关之间，所述第一线圈电路模块的另一端与所述第二线圈电路模块的一端串联，所述第二线圈电路模块的另一端设于所述第三开关和所述第四开关之间；导通第一线圈中的电流时，控制第二开关和第三开关导通，同时控制第一开关和第四开关断开；导通第二线圈中的电流时，控制第一开关和第四开关导通，同时控制第二开关和第三开关断开。优选地，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为电力电子开关器件。优选地，所述第一线圈电路模块还包括与所述第一二极管串联的第一电抗，所述第一二极管的正极连接所述第一线圈的一端，所述第一二极管的负极连接所述第一电抗，所述第一电抗包括电阻、电感和电容中的一种或多种。优选地，所述第二线圈电路模块还包括与所述第二二极管串联的第二电抗，所述第二二极管的正极连接所述第二线圈的一端，所述第二二极管的负极连接所述第二电抗，所述第二电抗包括电阻、电感和电容中的一种或多种。优选地，该控制电路还包括设于所述第一线圈电路模块和第二线圈电路模块之间的第三电抗，所述第三电抗与所述第一线圈电路模块以及第二线圈电路模块均串联，所述第三电抗包括电阻、电感和电容中的一种或多种。本专利技术的另一方面还提供了一种无偏置磁轴承线圈控制方法，该控制方法包括：导通第二线圈中的电流时，控制第一通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第一二极管，绕过第一线圈，流向第二线圈，同时控制第二通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地；导通第一线圈中的电流时，控制第二通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第二二极管，绕过负向线圈第二线圈，流向第一线圈，同时控制第一通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地。本专利技术的无偏置磁轴承线圈控制电路和控制方法，实现了控制电路中第一线圈和第二线圈的电流统一控制，不需要控制环间相互协调，大大简化了无偏置磁轴承线圈的控制电路结构及磁轴承线圈中电流的控制策略，降低了控制电路的复杂度同时提高了磁轴承系统的动态响应以及可靠性。附图说明图1是本专利技术的控制电路的结构示意图。图2是本专利技术的控制电路在第一线圈导通电流时的电流流向示意图。图3是本专利技术的控制电路在第二线圈导通电流时的电流流向示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本专利技术的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本专利技术具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。本专利技术的实施例公开了一种无偏置磁轴承线圈控制电路和控制方法，应用场景包括但不限于径向无偏置磁轴承系统、轴向无偏置磁轴承系统和径向-轴向混合无偏置磁轴承系统。由于无偏置磁轴承系统中不同线圈中电流可能是互斥关系，即第一线圈导通时，第二线圈中的电流关断或者接近于关断，而当第二线圈导通时，第一线圈中的电流关断或者接近于关断。在传统的电路中，不同线圈(譬如正、负向线圈)中的电流独立控制，导致电力电子器件高频运作，降低系统的可靠性，减慢了控制闭环的动态响应，并大大增加了控制策略的复杂度。本实施例的控制电路中不同线圈的电流统一控制，不需要控制环间相互协调，大大简化了无偏置磁轴承线圈的控制电路结构及磁轴承线圈中电流的控制策略，降低了控制电路的复杂度同时提高了磁轴承系统的动态响应以及可靠性。图1示出了一种无偏置磁轴承线圈控制电路，请参见图1，该控制电路包括：第一通断控制模块10、第二通断控制模块20、第一线圈电路模块30和第二线圈电路模块40。进一步地，第一通断控制模块10的一端连接电源正极50，另一端接地60，在另一些实施例中，第一通断控制模块10的另一端连接电源负极，第一通断控制模块10用于控制电源正极50输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地60，第二通断控制模块20与第一通断控制模块10间隔设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无偏置磁轴承线圈控制电路，其特征在于，该控制电路包括：第一通断控制模块，一端连接电源正极，另一端连接电源负极或接地，用于控制电源正极输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地；第二通断控制模块，与所述第一通断控制模块间隔设置，一端连接电源的输出端，另一端连接电源负极或接地，用于控制电源正极输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地；设于所述第一通断控制模块和第二通断控制模块之间的依次串联的第一线圈电路模块和第二线圈电路模块，所述第一线圈电路模块的一端连接所述第一通断控制模块，所述第一线圈电路模块的另一端与所述第二线圈电路模块的一端串联，所述第二线圈电路模块的另一端连接所述第二通断控制模块，所述第一线圈电路模块包括：第一线圈和与所述第一线圈并联的第一二极管，所述第二线圈电路模块包括：第二线圈和与所述第二线圈并联的第二二极管；导通第二线圈中的电流时，控制第一通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第一二极管，绕过第一线圈，流向第二线圈，同时控制第二通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地；导通第一线圈中的电流时，控制第二通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第二二极管，绕过第二线圈，流向第一线圈，同时控制第一通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地。...

【技术特征摘要】
1.一种无偏置磁轴承线圈控制电路，其特征在于，该控制电路包括：第一通断控制模块，一端连接电源正极，另一端连接电源负极或接地，用于控制电源正极输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地；第二通断控制模块，与所述第一通断控制模块间隔设置，一端连接电源的输出端，另一端连接电源负极或接地，用于控制电源正极输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地；设于所述第一通断控制模块和第二通断控制模块之间的依次串联的第一线圈电路模块和第二线圈电路模块，所述第一线圈电路模块的一端连接所述第一通断控制模块，所述第一线圈电路模块的另一端与所述第二线圈电路模块的一端串联，所述第二线圈电路模块的另一端连接所述第二通断控制模块，所述第一线圈电路模块包括：第一线圈和与所述第一线圈并联的第一二极管，所述第二线圈电路模块包括：第二线圈和与所述第二线圈并联的第二二极管；导通第二线圈中的电流时，控制第一通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第一二极管，绕过第一线圈，流向第二线圈，同时控制第二通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地；导通第一线圈中的电流时，控制第二通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第二二极管，绕过第二线圈，流向第一线圈，同时控制第一通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地。2.根据权利要求1所述的无偏置磁轴承线圈控制电路，其特征在于，所述第一通断控制模块包括依次串联的第一开关和第二开关，第一开关的一端连接电源正极，第一开关的另一端与第二开关的一端串联，第二开关的另一端连接电源负极或接地。3.根据权利要求1或2所述的无偏置磁轴承线圈控制电路，其特征在于，所述第二通断控制模块包括依次串联的第三开关和第四开关，第三开关的一端连接电源正极，第三开关的另一端与第四开关的一端串联，第四开关的另一端连接电源负极或接地。4.根据权利要求3所述的无偏置磁轴承线圈控制电路，其特征在于，所述第一线圈电路模块的一端设于所述第一开关和第二开关之间，所述第一线圈电路模块的另一端与所述第二线圈电路模块的一端串联，所述第二线圈电路模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智洋，刘杰，张庆源，
申请(专利权)人：微控物理储能研究开发深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44