无位置传感器磁力轴承的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要磁力轴承以无接触、无磨损、能耗低和无需润滑等传统轴承无法比拟的优点而备受瞩目。目前为了实现磁力轴承系统转子的位置控制，多采用位置传感器。为了降低成本、减少磁力轴承的轴向尺寸和提高系统的可靠性，无位置传感器磁力轴承的研究和推广应用势不可挡。本文在分析单自由度磁力轴承的基础上，建立了磁力轴承的数学模型，并对其稳定性进行了分析。本文主要研究了无位置传感器转子位置检测的两种方法，即小信号注入测试法和差动变压器测试法。小信号注入测试法是在功放输入端加入高频小信号作为测试信号，从

2、线圈两端电压中提取含有转子位移信息的电感上高频信号的交流分量，通过带通滤波、一级放大、差动相减、解调和低通滤波电路后可获得与转子位移成比例的直流电压信号。差动变压器法是提取从偏置线圈互感过来的电压信号经整流和低通滤波电路后得到与转子位移成比例的直流信号。在对两种位移检测方法进行仿真比较分析后，可知小信号注入测试法可以更准确地获取转子的位移信息，且检测电路的设计更简单。因此本文采用小信号注入测试法进行位置检测。在设计了无传感器磁力轴承的位置自检测电路后，本文又设计了无传感器磁力轴承系统的控制器和功

3、率放大器。对所设计的控制器进行了仿真研究，仿真结果表明所设计的控制器具有很好的抗扰动能力。为提高无位置传感器磁力轴承系统的性能，设计了适用于小信号注入测试法的线性功率放大器，仿真结果表明所设计的功率放大器能够使转子位置检测输出的电压与位移成比例，也很好地验证了小信号注入测试法检测转子位移的可行性。关键词：无传感器磁力轴承，小信号注入测试法，位移自检测，功率放大器武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTnlemagneticbearing，whiehiSmuchbetterthanthetradi

4、tionalbearings，attractsmuchattentionbecauseithasaseriesofmerits，suchasnon-contact，ffietionless．10WenergYconsumptionandnon-lubrication．Atpresentmostlymagneticbearingsusethepositionsensorstorealizerotorpositioncontrolofmagneticbearingsystem．Inordertore

5、ducethecost,magneticforcebearingaxialsizeande11Itlancethesysteinreliability．researchandapplicati01"1ofthesensorlesspositionmagneticbearingisirresistible．111emathematicalmodelofmagneticbearingisestablished．endthestabilityofmagneticbearingisanalyzedatt

6、hebaseofanalyzingthesingledegreeof缸edommagneticbearing．Twomethodsofobtainingrotordisplacementofsensorlessmagnericbearingarcmainlystudied．Themethodsarcsmalltest-signalinjectionmethodenddifferentialtransformermethod．111ebasalprincir'leofsmalltest—signa

7、linjectionmethodiSinjectingasmallsignaltotheinputofthepoweramplifier．T11ealternatingcurrentcomponentofhigIlfrequencysignaliSextractedfromterminalvoltageofcoil．Throughband-passfiltercircuit,amplifiercircuit,differencingsubtractioncircuit,demodulationt

8、iretiltendlOWpassfiltercircuit,thedirectcurrentvoltageproportionaltotherotordisplacementisobtained．n嵋basalprincipleofdifferentialtransformcrmethodistodistillmutualinductvoltagesi删frombiascoil．ThroughrectificationcircuitandlOWpasscircuit，thedifeetcurr