一种磁轴承控制器的断电保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及磁悬浮高速电机技术领域，特别涉及一种磁轴承控制器的断电保护电路。


背景技术：

2.磁悬浮电机由于不存在机械接触，而具有无磨损、无污染、功耗小、噪声低、效率高，可在真空和腐蚀性介质中长期使用，无需润滑和减少能耗的优点。在工作状态下，磁悬浮电机的磁轴承受磁轴承控制器控制，当磁轴承控制器处于有电且正常工作时，转子被磁轴承悬浮在空气中，可以进行高速旋转。但如果高速旋转时突然断开供电，会导致转子直接掉落，而高速旋转的转子在断电后并不会立刻停止转动，这就导致不能悬浮且高速旋转的转子和辅助和轴承发生强烈摩擦，最终将会造成辅助轴承损坏和转子损坏。
3.现有技术通常仅是增加备用电源来应对供电突然断开的突发情况，但这种方法通常为满足磁轴承供电需求而增加了费用，且无法对备用电源能否正常供电进行判断，浪费了资源，同样存在损坏设备的隐患。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种磁轴承控制器的断电保护电路，来解决供电突然断电时持续为磁轴承控制器供电，避免悬浮转子突然掉落，同时节约资源，减少浪费的问题。
5.根据本实用新型的一个方面，提供了一种磁轴承控制器的断电保护电路，所述断电保护电路包括：变频器和第一dc-dc变换器，所述变频器和所述第一dc-dc变换器电连接；所述变频器用于将断电后，定子和转子之间产生的交流电流转换成直流电流；第一dc-dc变换器，用于将直流电流经过dc-dc变换后供电给磁轴承控制器。其中，dc-dc变换器为直流-直流变换器，用于为适应磁轴承控制器供电的直流电流而对电流进行调整。
6.其中，所述变频器包括第一整流器和直流母线，所述第一整流器与所述直流母线电连接；所述第一整流器用于将所述交流电流转换为所述直流电流，并将所述直流电流反馈至所述直流母线上；所述直流母线将所述直流电流传输至所述第一dc-dc变换器上。
7.其中，所述保护电路还包括ups电源；所述ups电源与所述磁轴承控制器电连接。
8.其中，所述保护电路还包括第二整流器和第二dc-dc变换器；所述ups电源依次与所述第二整流器和所述第二dc-dc变换器电连接；所述第二dc-dc变换器与所述磁轴承控制器电连接。
9.其中，所述保护电路还包括固态继电器；所述第一dc-dc变换器和所述第二dc-dc变换器通过所述固态继电器与所述磁轴承控制器电连接。
10.其中，所述第一整流器与电机电连接。
11.本实用新型的保护电路优点在于：
12.本实用新型的保护电路是用于磁轴承控制器的断电保护电路，可解决当供电突然
断电时持续为磁轴承控制器供电，避免悬浮转子突然掉落，同时节约资源，减少浪费的问题。
13.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解，本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
14.并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于标识类似的要素。下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型示出的为磁轴承控制器供电的正常工作状态示意图。
16.图2是本实用新型示出的供电断开时为磁轴承控制器供电的实施例示意图。
17.图3是本实用新型示出的为磁轴承控制器供电的实施例示意图。
18.附图标记
19.1、变频器。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征向量可以相互任意组合。
21.磁悬浮电机的磁轴承受磁轴承控制器控制，当磁轴承控制器处于被供电且正常工作时，转子在磁轴承的作用下，悬浮在空气中且高速旋转。但如果高速旋转时突然断开供电，会导致转子直接掉落，而高速旋转的转子在断电后并不会立刻停止转动，这就导致不能悬浮且高速旋转的转子和磁轴承发生强烈摩擦，会造成磁轴承损坏和转子损坏。相关技术中，通常仅是通过增加备用电源来应对供电，例如市电，突然断开的突发情况，但这种方法虽然满足磁轴承供电需求而增加了费用，但无法对备用电源能否正常供电进行判断，浪费了资源，仍然存在损坏设备的隐患。
22.为解决上述问题，本实用新型提供一种磁轴承控制器的断电保护电路，该断电保护电路用于磁轴承控制器的断电保护电路，用以解决当供电突然断电时持续为磁轴承控制器供电，避免悬浮转子突然掉落，同时节约资源，减少资源浪费。
23.下面结合附图，对根据本实用新型所提供的断电保护电路进行详细说明。
24.如图1所示为正常工作状态下，由外部电源为磁轴承控制器供电，此时转子高速旋转运动。供电经过整流器后，将交流电流转换为直流电流到直流母线上，一方面，直流母线上的电流经过逆变器将直流电压转变成交流电压，用以驱动电机。另一方面，直流母线上的母线电压经过dc-dc变换器后转为可为磁轴承控制器供电的直流电流。如果供电突然断开
不供电时，便断开了上述供电过程，此时电机、磁轴承控制器失效，高速旋转的转子基于惯性仍然高速旋转，但此时高速旋转的转子会直接掉落，导致磁轴承损坏和转子损坏。
25.如图2所示的实施例中提供的一种磁轴承控制器的断电保护电路包括：变频器1和第一dc-dc变换器，变频器1和第一dc-dc变换器电连接；变频器1用于将断电后，定子和转子之间产生的交流电流转换成直流电流；第一dc-dc变换器用于将直流电流经过dc-dc变换后供电给磁轴承控制器。如图2所示，当电机在高速旋转时突然断开供电，电机的转子在惯性作用下，继续旋转，在旋转过程中，不断切割永磁体产生的磁感线，进而产生电动势，使得电机变成了发电机。此电动势通过整流器整流后反馈到直流母线上，电机基于惯性产生的电动势通过如图2所示的供电系统为磁轴承控制器供电，从而保证转子悬浮。
26.如图2所示的一示例性实施例，变频器1包括第一整流器和直流母线，第一整流器与直流母线电连接，第一整流器用于将交流电流转换为直流电流，并将直流电流反馈至直流母线上，直流母线将直流电流传输至第一dc-dc变换器上。电机正常转动时，直流母线始终存在直流电压，这种电压称为母线电压。但直流母线上的母线电压远大于磁轴承控制器的工作电压，因此需要将母线电压经过第一dc-dc变换器变换，降到磁轴承控制器的工作电压来为磁轴承控制器供电。
27.作为本实用新型的一个示例性的实施例，如图2所示，由于供电断开后电机的转子处于减速转动，所以当转子转速降到安全转速之前，第一dc-dc变换器为磁轴承控制器提供的电压完全满足磁轴承控制器的正常工作。但当转子降到安全转速之后，无法再继续为磁轴承控制器供电，导致磁轴承控制器停止工作以及转子掉落，由于电机的转子转速较低并不会对转子本身和磁轴承造成损伤。但是当第一dc-dc变换器发生损坏或变频器1发生损坏时，仍能导致转子和磁轴承损坏。
28.为了解决上述问题，如图3所示的一示例性实施例，磁轴承控制器的断电保护电路还包括ups电源，ups电源与磁轴承控制器电连接。为了避免第一dc-dc变换器发生损坏或变频器1发生损坏的情况，在保护电路上增加一ups电源，当第一dc-dc变换器的输出电压低于磁轴承控制器供电电压时，立即切换到ups电源为磁轴承控制器供电。
29.如图3所示的一示例性实施例，磁轴承控制器的断电保护电路还包括第二整流器和第二dc-dc变换器，ups电源依次与第二整流器和第二dc-dc变换器电连接，第二dc-dc变换器与所述磁轴承控制器电连接。由于ups电源输出电压为交流电压，磁轴承控制器的供电电压为直流电压，在ups电源与磁轴承控制器之间增加一个第二整流器，将交流电压转换为直流电压。又由于整流后的直流电压远大于磁轴承控制器的工作电压，因此需要将直流电压通过第二dc-dc变换器降到磁轴承控制器的工作电压来为磁轴承控制器供电，因此在ups电源与磁轴承控制器之间增加一个第二dc-dc变换器。
30.作为本实用新型的一个示例性的实施例，如图3所示，磁轴承控制器的断电保护电路还包括固态继电器。第一dc-dc变换器和第二dc-dc变换器通过固态继电器与磁轴承控制器电连接。当检测到第一dc-dc变换器的输出电压低于磁轴承控制器的工作电压时迅速切换到第二dc-dc变换器。由于ups电源处于常开启状态，第二dc-dc变换器的输出端时刻有正常电压输出，通过固态继电器切换为磁轴承控制器供电。
31.作为本实用新型的一个示例性的实施例，第一整流器与电机电连接。如图2所示，电机与第一整流器电连接，旋转的电机转子不断切割永磁体产生磁感线来产生电动势，此
电动势可以通过第一整流器整流后反馈到直流母线上，实现后续为磁轴承控制器供电过程。
32.本实用新型大幅减少了因供电断开导致的磁轴承控制器失灵事件的发生次数，对转子和磁轴承起到了保护作用。电机的转子在断电后都有惯性来产生反电动势，就可将反电动势转换为设备控制器件的供电电源。因此，不仅能用于磁悬浮控制器的断电保护，还能够适用于所有带有电机的设备的控制器件的断电保护。并且还解决了仅使用ups电源作为唯一备用电源造成供电网络瘫痪的问题，因为当ups电源发生损坏时，供电断电必然导致备用电源网络失灵。而本实用新型在供电断开时优先使用电机的自发电功能为磁轴承控制器供电，当自发电功能出现异常时才启用ups电源，因此不会受限于备用电源，也不会导致供电网络瘫痪。同时节约资源，减少资源浪费，更适于实用。
33.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
34.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。