两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路及方法与流程

本发明涉及磁轴承领域，具体的说是一种两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路及方法。

背景技术：

1、磁轴承，即磁悬浮轴承，是一种采用可控电磁力实现对转子的无接触支承的轴承装置，相比于传统机械轴承，磁悬浮轴承可实现转子和定子的无接触运行，因此磁悬浮轴承具有无需润滑油，无接触摩擦等优点，也因此可以实现超高的转速，同时大大降低了功耗，具有广阔的应用前景。

2、功率放大器作为磁悬浮轴承系统中的执行器，是磁悬浮轴承系统的重要组成部分。它的作用是将来自于控制器的电流给定信号转化为轴承线圈中实际的电流，通过对电流的控制实现对电磁力的控制，进而控制转子稳定地悬浮运行。

3、基于功率放大器在磁轴承系统中的重要作用，对功率放大器的容错设计和冗余设计是实现磁悬浮轴承系统高可靠性的重要措施。但多数的该类设计方案只具有针对开关管开路工作的容错的能力，而在实际情况中，开关管的失效模式多为短路，现有技术中缺乏对开关管短路工作的有效容错设计。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路及方法，能够在开关管发生短路时快速将短路的开关管所在的部分断开，由冗余的部分继续保持功率放大器正常运行。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，包括：

3、多个与所述两相交错磁轴承功率放大器的开关管对应串联的电子开关；

4、用于实时采集两相交错磁轴承功率放大器中部分开关管的实时电流的采集模块；

5、比较判断模块，用于计算实时电流与给定电流的误差值，并且在误差值达到预定的安全阈值时，将部分电子开关切断。

6、作为上述两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路的进一步优化：所述采集模块在所述两相交错磁轴承功率放大器的两个h桥电路中，各采集一个开关管的实时电流。

7、作为上述两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路的进一步优化：所述电子开关设置有四个，四个电子开关与所述两相交错磁轴承功率放大器中的四个开关管对应串联，所述采集模块用于采集其中两个开关管的实时电流。

8、作为上述两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路的进一步优化：四个所述开关管和四个所述电子开关均设置为igbt(insulate-gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)，其中电子开关s1的c极与所述两相交错磁轴承功率放大器的直流母线的正极相连接，电子开关s1的e极与开关管q1的c极相连接，电子开关s2的c极与两相交错磁轴承功率放大器的磁轴承线圈l1的一端相连接，电子开关s2的e极与开关管q2的c极相连接，电子开关s3的c极与直流母线的正极相连接，电子开关s3的e极与开关管q3的c极相连接，电子开关s4的c极与磁轴承线圈l1的一端相连接，电子开关s4的e极与开关管q4的c极相连接；

9、作为上述两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路的进一步优化：所述采集模块用于采集开关管q1和开关管q3的实时电流。

10、作为上述两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路的进一步优化：所述采集模块包括多个用于对应采集所述实时电流的采集单元，所有采集单元共同电性连接有启停控制模块，启停控制模块和所述比较判断模块共同电性连接有主控模块。

11、两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制方法，基于上述的两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，所述方法包括如下步骤：

12、所述采集模块实时采集部分所述开关管的实时电流；

13、所述比较判断模块计算实时电流与给定电流的误差值，并且判断误差值是否达到安全阈值，若达到则生成闭锁信号；

14、比较判断模块利用闭锁信号控制部分所述电子开关切断。

15、作为上述两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制方法的进一步优化：所述电子开关设置有四个，四个电子开关与所述两相交错磁轴承功率放大器中的四个开关管对应串联；两相交错磁轴承功率放大器的h桥电路h1包括开关管q1，且h桥电路h2包括开关管q3；所述采集模块实时采集部分所述开关管的实时电流时，采集开关管q1和开关管q3的实时电流。

16、作为上述两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制方法的进一步优化：所述比较判断模块判断误差值是否达到安全阈值时，若误差值达到安全阈值则输出的闭锁信号为低电平。

17、有益效果：本发明首先对开关管的实时电流与给定电流进行误差比较，进而根据比较结果判断开关管的短路故障，快速切断与开关管串联的电子开关，让该故障的一路退出工作，保证冗余的一路正常工作，从而实现了功率放大器开关管短路的容错运行，实现磁轴承系统对开关管短路故障的无感运行，大大提高了系统的可靠性。

技术特征：

1.两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，其特征在于，所述采集模块在所述两相交错磁轴承功率放大器的两个h桥电路中，各采集一个开关管的实时电流。

3.如权利要求1所述的两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，其特征在于，所述电子开关设置有四个，四个电子开关与所述两相交错磁轴承功率放大器中的四个开关管对应串联，所述采集模块用于采集其中两个开关管的实时电流。

4.如权利要求3所述的两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，其特征在于，四个所述开关管和四个所述电子开关均设置为igbt(insulate-gate bipolartransistor，绝缘栅双极晶体管)，其中电子开关s1的c极与所述两相交错磁轴承功率放大器的直流母线的正极相连接，电子开关s1的e极与开关管q1的c极相连接，电子开关s2的c极与两相交错磁轴承功率放大器的磁轴承线圈l1的一端相连接，电子开关s2的e极与开关管q2的c极相连接，电子开关s3的c极与直流母线的正极相连接，电子开关s3的e极与开关管q3的c极相连接，电子开关s4的c极与磁轴承线圈l1的一端相连接，电子开关s4的e极与开关管q4的c极相连接；

5.如权利要求4所述的两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，其特征在于，所述采集模块包括多个用于对应采集所述实时电流的采集单元，所有采集单元共同电性连接有启停控制模块，启停控制模块和所述比较判断模块共同电性连接有主控模块。

6.两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制方法，基于如权利要求1至4中任意一项所述的两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制方法，其特征在于，所述电子开关设置有四个，四个电子开关与所述两相交错磁轴承功率放大器中的四个开关管对应串联；

8.如权利要求6所述的两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制方法，其特征在于，所述比较判断模块判断误差值是否达到安全阈值时，若误差值达到安全阈值则输出的闭锁信号为低电平。

技术总结两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路，包括：多个与所述两相交错磁轴承功率放大器的开关管对应串联的电子开关；用于实时采集两相交错磁轴承功率放大器中部分开关管的实时电流的采集模块；比较判断模块，用于计算实时电流与给定电流的误差值，并且在误差值达到预定的安全阈值时，将部分电子开关切断。本发明提供一种两相交错磁轴承功率放大器的开关管容错控制电路及方法，能够在开关管发生短路时快速将短路的开关管所在的部分断开，由冗余的部分继续保持功率放大器正常运行。技术研发人员：张家书,郭辉,位金坡受保护的技术使用者：洛阳嘉盛电控技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23