基于DSP的磁轴承控制系统设计

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1、基于DSP的磁轴承控制系统设计任娟平，等中图分类号：TM301．2文献标志码：A文章编号：1001．6848(2009)08．0047．03基于DSP的磁轴承控制系统设计任娟平，何薇薇(1．中山火炬职业技术学院，中山528436；2．江苏大学，镇江212013)摘要：磁悬浮轴承具有无磨损、无需润滑、寿命长等优良品质，从根本上革新了传统的支承方式。对交流二自由度混合磁轴承基本原理进行了介绍，给出了控制系统框图。基于TMS320F2812设计了控制系统硬件，阐述了硬件驱动平台的开发，并设计了相关的软件

2、，最后给出了实验结果。实验结果表明，其控制系统能较好地满足试验要求。关键词：磁轴承；DSP；控制系统；硬件；实验；变频调速；感应电机ControlSystemDesignofMagneticBearingBasedonDSPRENJuan．ping，HEWei．wei。(1．ZhongshanTorchTechnicalCollege，Zhongshan528436，China；2．SchoolofElectricalandInformationEngineering，JiangsuUnivers

3、ity，Zhenjiang212013，China)Abstract：Magneticbearingsoperatecontactlesslyandarethereforefreeofweal"andlubricant，whichhaveinnovatedthetraditionalsupportingformsfundamentally．IntroducedthebasictheoryofAC2DOFhomopolarHMBandgiventhefigureofcontrolsystem．Bas

4、edonTMS320F2812DSP，hadmannfac-turedthehardwareofcontrolsystem，especiallydesignedthedrivesystemanddevelopedthesoftware．KeyWords：Magneticbearing；DSP；Controlsystem；Hardware；Experiment；Speedadjusting；In·dl】CtionmotorP=P±1。采用三相功率逆变器对悬浮力绕组提1磁悬浮轴承工作原理供控制电流，因

5、而这种结构的无轴承电机实际就磁悬浮轴承简称磁轴承(MagneticBearing)，变成了只产生径向悬浮力的磁轴承。根据电机理是利用电磁力将转子无接触地悬浮，悬浮位置可论，三相对称绕组通三相交流电后，可产生一个控制的一种新型轴承。它由转子和定子组成。转合成旋转磁动势当转子在平衡位置受到径向扰子的旋转由变频电机驱动。其位置由电涡流传感动力时，传感器检测出转子的偏移量与Y，经过器检测，位置信号经过低通滤波电路预处理后送A／D转换后，将采样信号传送给处理器，通过处入A／D转换电路转换成数字量，处理器将转

6、换好理器实现数字PID和2／3坐标变换，经过算法处理的数字量按数字控制算法进行运算，产生控制信后通过三相逆变电路驱动磁轴承的控制线圈，使号并通过D／A转换电路和功率放大器转换成控制得径向三相绕组中控制电流和永磁体产生的合成电流，控制磁轴承电磁铁的电流大小，使得磁悬磁场对转子磁吸力与位置偏移的方向相反，从而浮转子稳定地悬浮在期望的位置。本文设计的交使转子回到径向平衡位置。流混合磁轴承，是用永磁体代替普通磁轴承中通2磁悬浮轴承控制策略以直流电的控制线圈来产生静态偏磁磁通，这样仅仅使用一套三相逆变器来驱

7、动三相线圈，节约图2为磁悬浮轴承控制系统框图。实验中采用了设计成本，缩小了体积¨引。数字和模拟电路相结合进行控制。径向位移传感交流磁轴承工作原理如图1所示。它是基于无器检测出转子径向偏移位置后，将位移信号与给轴承电机原理、使转矩绕组极对数P为0，悬浮力定参考值进行比较，其误差经PID调节后得到理想绕组极对数P：为1，满足径向悬浮力产生的条件的径向力信号，通过力／电流转换将理想的径向力信号转换成三相理想控制电流信号，再经过三相收稿日期：2008-06—16·47·微电机一

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12、。g*％《§§毫％嘲“《《自l辩逆变电路产生三相实际控制电流、和：来控人电压。以IPM为核心的逆变器的作用是在PwM制磁通，调整3个互差120。电磁铁的悬浮力大小；控制信号驱动下，将输入的直流电变成电压与频将得到的悬浮力分解到轴、Y轴后分别跟踪理想率可调的交流电，输入到交流磁轴承的控制线圈的径向力信号，使转子回到平衡位置。由于在设中，IPM模块集成了功率开关器件IGBT驱动电路计磁轴承系统的结构时，尽量考虑避免系统各二和保护电路，具有过流保护、短路保护、欠压及自由度之