磁悬浮轴承开关功率放大器建模与控制研究

"磁悬浮轴承开关功率放大器系统建模及控制研究 (2010年)，作者：王军，徐龙祥，南京航空航天大学" 本文主要探讨的是磁悬浮轴承技术中一个关键组件——开关功率放大器的系统建模与控制策略。磁悬浮轴承是一种无需物理接触就能支撑和定位旋转或静止物体的技术，它依赖于精确的控制系统来维持悬浮状态的稳定性。而开关功率放大器作为磁悬浮轴承控制系统的重要组成部分，其性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。 在磁悬浮轴承开关功率放大器系统中，由于涉及到复杂的非线性动态特性，传统的线性分析方法往往难以准确描述其行为。因此，文章提出了一种新的建模方法。首先，作者深入分析了三电平功率放大器的工作原理，这是一种常见的开关功率放大器类型，具有高效率和宽电压输出范围的特点。接着，针对系统中的非线性环节，如磁路饱和、电流斩波等，采用了傅里叶级数来近似表示，这样可以将非线性问题转化为线性可处理的形式。 通过傅里叶级数表达式，作者建立了非线性网络的传递函数，进一步推导出开关功率放大器闭环系统的稳态数学模型。这个模型不仅考虑了功率放大器本身的动态特性，还包含了闭环控制系统的影响，使得模型能够更全面地反映出系统的真实行为。 为了验证所提出的建模方法的有效性，作者利用MATLAB软件进行了仿真分析，并进行了实际的试验验证。仿真和实验结果一致表明，建立的系统模型能够准确反映开关功率放大器和闭环控制系统的运行特性，证实了该建模方法的可行性和实用性。 该研究对于提升磁悬浮轴承系统的控制精度、增强系统稳定性以及优化开关功率放大器的设计都具有重要意义。此外，该方法也为其他非线性系统的建模和控制提供了一种可能的途径。在实际应用中，这种深入理解开关功率放大器特性的建模方法可以帮助工程师更好地设计和优化磁悬浮轴承系统，从而提高设备的性能和可靠性。