專利名稱：一種采用pwm放大器的電磁軸承功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)，尤其涉及一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中給電磁軸承做電源放大器，中國(guó)專利95245561.7公開了一種“無(wú)輔助軸承的電磁軸承”技術(shù)，解決了因啟停、掉電或意外情況下發(fā)生的轉(zhuǎn)子軸與軸承的摩擦問題，但由于并沒有采用多個(gè)H橋串聯(lián)實(shí)現(xiàn)多重化輸出的電磁軸承功率放大器技術(shù)，所以造成開關(guān)頻率有波動(dòng)，工作不可靠。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，也就是一種采用多個(gè)H橋串聯(lián)的PWM放大器作電磁軸承功率放大器。這種功率放大器波形好，工作可靠，開關(guān)頻率固定，容易實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型所述的一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，涉及有功率開關(guān)器件組成的H橋電路、功率開關(guān)器件、低通濾波器、前置放大器、電流取樣電路和PWM波生成電路等部分電路組成。這里所述的低通濾波器和普通的低通濾波器基本相同，主要涉及的是功率開關(guān)器件組成的H橋電路和功率開關(guān)器件的功率放大作用。本實(shí)用新型所述一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，放大器的工作原理是輸入信號(hào)與高頻三角波相比較，得到脈寬調(diào)制波，用調(diào)制得到的PWM波驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件組成的H橋電路的四個(gè)功率開關(guān)，經(jīng)過(guò)這一電路的放大，即得到PWM輸出，然后經(jīng)低通濾波器濾掉高頻成份，最后out輸出得到與輸入信號(hào)成正比的波形輸出。其關(guān)鍵點(diǎn)在于，H橋電路由四個(gè)功率開關(guān)器件組成，H橋電路采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，多個(gè)H橋串聯(lián)實(shí)現(xiàn)多重化輸出，串聯(lián)時(shí)每個(gè)H橋有單獨(dú)的電源供電，在out負(fù)載與前置放大器之間設(shè)置有電流取樣電路。
如果放大器要求輸出電壓較高時(shí)，采用兩個(gè)或多個(gè)H橋串聯(lián)，各H橋的載波互相差一個(gè)合適的角度，得到多重化的輸出，各H橋采用獨(dú)立電源，以兩個(gè)H橋串聯(lián)為例，這時(shí)采用兩個(gè)或多個(gè)H橋電路串聯(lián)，兩個(gè)H橋的e點(diǎn)和f點(diǎn)之間相聯(lián)起到了H橋串聯(lián)作用，用調(diào)制得到的PWM波，分別驅(qū)動(dòng)H橋的8個(gè)功率開關(guān)器件的柵極，要求各H橋的載波互相差一個(gè)合適的角度，這樣的目的是得到多重化的輸出，但是各H橋必須采用獨(dú)立電源，電源A和電源B分別供電，如果H橋多，需要電源也多，以便電壓能夠疊加。得到放大后的含有高頻成份的PWM波，同樣需要低通濾波器濾掉高頻成份，這時(shí)c、d兩點(diǎn)之間的波形就是放大后的PWM波形。經(jīng)過(guò)低通濾波器濾掉高頻成份，out輸出就得到了與輸入波形成正比的放大的波形。
總的多個(gè)H橋串聯(lián)的PWM放大器做電磁軸承功率放大器的電路組成，當(dāng)輸入信號(hào)輸入以后，經(jīng)前置放大器及PWM波生成電路以后，得到了PWM波，分別驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件組成的H橋電路中的功率器件。經(jīng)低通濾波器濾掉高頻成分，out輸出中的電流信號(hào)經(jīng)電流取樣電路負(fù)反饋到前置放大器電路，再進(jìn)行處理分析，形成閉環(huán)處理。本實(shí)用新型中含有前置放大器，PWM生成電路的工作原理是輸入信號(hào)與高頻三角波相比較，得到調(diào)制后的PWM波，用調(diào)制后的PWM波，驅(qū)動(dòng)主功率電路的柵極，經(jīng)低通濾波器濾掉高頻成份，在低通濾波器和out輸出之間加裝了電流取樣裝置，把電流取樣信號(hào)反饋到前置放大器中，進(jìn)行閉環(huán)波形處理。最后的輸出就是本實(shí)用新型所說(shuō)的不含有高頻成份的與輸入信號(hào)成正比的放大后的波形。電磁軸承放大器要求功放為電流源，電流源特性由閉環(huán)電流負(fù)反饋保證。用多個(gè)H橋串聯(lián)的結(jié)構(gòu)做電磁軸承功率放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)多重化輸出，能夠使功率放大器波形好，工作可靠，開關(guān)頻率固定，容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。


附圖1是本實(shí)用新型所述的一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器的單個(gè)H橋的主回路電路圖；附圖2是本實(shí)用新型所述的一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，要求輸出電壓較高時(shí)，由兩個(gè)或多個(gè)H橋電路串聯(lián)的主回路電路圖；附圖3是本實(shí)用新型所述的一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器總體結(jié)構(gòu)的電路原理圖。1-輸入信號(hào) 2-前置放大器 3-PWM波生成電路 4-主功率電路(即H橋電路) 5-低通濾波器 6-out負(fù)載 7-電流取樣電路 8-H橋電路 9-功率開關(guān)器件具體實(shí)施方式
現(xiàn)參照附圖1、2和3，結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明如下本實(shí)用新型所述的一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，涉及有輸入信號(hào)1、前置放大器2、PWM波生成電路3、主功率電路4、低通濾波器5、out負(fù)載6、電流取樣電路7、H橋電路8和功率開關(guān)器件9組成。所說(shuō)的H橋電路8涉及由功率開關(guān)器件9組成。輸入信號(hào)1后接前置放大器2，前置放大器2后接PWM波生成電路3，PWM波生成電路3后接主功率電路4，主功率電路4又連接有低通濾波器5。低通濾波器5連接有out負(fù)載6，在低通濾波器5和out負(fù)載6之間，又連接有電流取樣電路7，電流取樣電路7又返回，與前置放大器2相連接。關(guān)鍵點(diǎn)在于，H橋電路8由四個(gè)功率開關(guān)器件組成，H橋電路采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，串聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多重化輸出，串聯(lián)時(shí)每個(gè)H橋有單獨(dú)的電源供電，在out負(fù)載6與前置放大器2之間設(shè)置有電流取樣電路7。這里所述的低通濾波器5和普通的低通濾波器基本相同，主要涉及的是功率開關(guān)器件9組成的H橋電路8和功率開關(guān)器件的功率放大作用。本實(shí)用新型所述一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，放大器的工作原理是輸入信號(hào)1與高頻三角波相比較，得到脈寬調(diào)制波，用調(diào)制得到的PWM波驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件9組成的H橋電路8的四個(gè)功率開關(guān)，經(jīng)過(guò)這一電路的放大，即得到放大的PWM輸出，然后經(jīng)低通濾波器5濾掉高頻成份，得到與輸入信號(hào)1成正比的波形輸出。如果放大器要求輸出電壓較高時(shí)，采用兩個(gè)或多個(gè)H橋串聯(lián)，各H橋的載波互相差一個(gè)合適的角度，得到多重化的輸出，各H橋采用獨(dú)立電源，以兩個(gè)H橋串聯(lián)為例，可采用兩個(gè)或多個(gè)H橋電路串聯(lián)，兩個(gè)H橋的e點(diǎn)和f之間相聯(lián)起到了H橋串聯(lián)的作用，用調(diào)制得到的PWM波，分別驅(qū)動(dòng)H橋的8個(gè)功率開關(guān)器件的柵極，要求各H橋的載波互相差一個(gè)合適的角度，這樣的目的是得到多重化的輸出，但是各H橋必須采用獨(dú)立電源，由電源A和電源B分別供電，如果H橋多，需要電源也多，以便電壓能夠疊加。這時(shí)c、d兩點(diǎn)之間得到的波形就是放大后的含有高頻成份的PWM波，同樣需要低通濾波器濾掉高頻成份，最后out輸出6得到的波形就是與輸入成正比的放大后的波形。總的多個(gè)H橋串聯(lián)的PWM放大器做電磁軸承功率放大器電路組成，當(dāng)輸入信號(hào)輸入以后，經(jīng)前置放大器及PWM波生成電路以后，得到了PWM波，分別驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件組成的H橋電路中的功率器件，也就是主功率器件4，經(jīng)低通濾波器5濾掉高頻成分，out負(fù)載中的電流信號(hào)經(jīng)電流取樣電路負(fù)反饋到前置放大器電路，再進(jìn)行處理分析，形成閉環(huán)處理。本實(shí)用新型中所含有的前置放大器2，PWM生成電路3的工作原理是輸入信號(hào)與高頻三角波相比較，得到調(diào)制后的PWM波，用調(diào)制后的PWM波，驅(qū)動(dòng)主功率電路的柵極，經(jīng)低通濾波器濾掉高頻成份，最后的輸出就是圖1和圖2所描述的放大后的不含有高頻成份的信號(hào)波形的形成過(guò)程，在低通濾波器和out負(fù)載(也就是輸出)之間加裝了電流取樣裝置，把電流取樣信號(hào)反饋到前置放大器中，進(jìn)行閉環(huán)波形處理。這樣就得到了與輸入成正比的放大后的波形。電磁軸承放大器要求功放為電流源，電流源特性由閉環(huán)電流負(fù)反饋保證。用多個(gè)H橋串聯(lián)的電磁軸承功率放大器這種裝置，就能夠使功率放大器波形好，工作可靠，開關(guān)頻率固定，容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
下面參照附圖1說(shuō)明如下，一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，也就是采用多個(gè)H橋串聯(lián)的PWM放大器做電磁軸承功率放大器，用調(diào)制得到的PWM波分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)功率開關(guān)器件的柵極G1、G2、G3和G4以后，a和b之間即得到放大了的含有高頻成分的PWM波形的輸出，經(jīng)低通濾波器5濾掉高頻成份，這樣即得到了與輸入信號(hào)1成正比的放大的波形輸出。參照附圖2，本實(shí)用新型所述的一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，放大器要求輸出電壓較高時(shí)，要求由兩個(gè)或多個(gè)功率開關(guān)器件組成的H橋電路串聯(lián)，附圖2就是H橋串聯(lián)主回路的電路圖，附圖2中以兩個(gè)H橋電路為例，涉及有相同兩個(gè)H橋電路，有8個(gè)相同的功率開關(guān)器件和一個(gè)低通濾波器。工作要求是，放大器要求輸出電壓較高時(shí)，這時(shí)采用兩個(gè)或多個(gè)H橋電路串聯(lián)，兩個(gè)H橋的e點(diǎn)和f之間相聯(lián)起到了H橋串聯(lián)的作用，用調(diào)制得到的PWM波，分別驅(qū)動(dòng)H橋的8個(gè)功率開關(guān)器件的柵極，要求各H橋的載波互相差一個(gè)合適的角度，這樣的目的是得到多重化的輸出，但是各H橋必須采用獨(dú)立電源，由圖2中的電源A和電源B分別供電，如果H橋多，需要電源也多，以便電壓能夠疊加。這時(shí)c、d兩點(diǎn)之間得到的波形就是放大后的含有高頻成份的PWM波，同樣需要低通濾波器濾掉高頻成份，最后輸出波形，就是放大后的與輸入信號(hào)1成正比的波形。參照附圖3，這是本實(shí)用新型所述的一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器的總結(jié)構(gòu)電氣原理圖?，F(xiàn)參照附圖3說(shuō)明如下附圖3中含有前置放大器2，PWM波生成電路3的工作原理是輸入信號(hào)1與高頻三角波相比較，得到調(diào)制后的PWM波，用調(diào)制后的PWM波，驅(qū)動(dòng)主功率電路4(即H橋電路)的柵極，經(jīng)低通濾波器5濾掉高頻成份，最后的輸出就是圖1和圖2所描述的放大后的不含有高頻成份的信號(hào)波形的形成過(guò)程，在低通濾波器5和out負(fù)載(也就是輸出)之間設(shè)置了電流取樣電路7，把電流取樣信號(hào)反饋到前置放大器2中，進(jìn)行閉環(huán)波形處理。這樣就得到了放大后的波形。這種波形用到電磁軸承功率放大器上，就得到了功率放大器波形好，工作可靠，開關(guān)頻率固定，容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，涉及有前置放大器(2)、PWM波生成電路(3)、主功率電路即H橋電路(4)和低通濾波器(5)組成，其特征在于H橋電路由四個(gè)功率開關(guān)器件組成，采用多個(gè)H橋串聯(lián)實(shí)現(xiàn)多重化輸出的結(jié)構(gòu)，串聯(lián)時(shí)每個(gè)H橋設(shè)置有單獨(dú)的供電電源，在out負(fù)載與前置放大器之間設(shè)置有電流取樣電路(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，其特征在于輸入信號(hào)(1)后接前置放大器(2)，前置放大器(2)后接PWM波生成電路(3)，PWM波生成電路(3)后接主功率電路(4)，主功率電路(即H橋電路)(4)又連接有低通濾波器(5)，前置放大器(2)與低通濾波器(5)之間聯(lián)接有電流取樣電路(7)。
專利摘要一種采用PWM放大器的電磁軸承功率放大器，涉及有功率開關(guān)器件組成的H橋電路、功率開關(guān)器件、低通濾波器、前置放大器、電流取樣電路和PWM波生成電路等部分電路組成。這里所述的低通濾波器和普通的低通濾波器基本相同，主要涉及的是功率開關(guān)器件組成的H橋電路和功率開關(guān)器件的功率放大作用，輸入信號(hào)與高頻三角波相比較，得到脈寬調(diào)制波，用調(diào)制得到的PWM波驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件組成的H橋電路的四個(gè)功率開關(guān)，得到PWM輸出，經(jīng)低通濾波器濾掉高頻成分，得到與輸入信號(hào)成正比的波形輸出，H橋電路采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，有單獨(dú)電源供電，負(fù)載與前置放大器之間設(shè)置電流取樣電路。本實(shí)用新型具有功率放大器波形好，工作可靠，開關(guān)頻率固定，容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03F3/20GK2718894SQ20042005235
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2004年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月17日
發(fā)明者李瑞來(lái), 李元河, 田玉芳, 胡殿恩, 鄭云玲 申請(qǐng)人:山東風(fēng)光電子有限責(zé)任公司