本發(fā)明屬于磁軸承系統(tǒng)，具體涉及一種磁軸承系統(tǒng)的功率放大裝置、具有該功率放大裝置的磁軸承系統(tǒng)、以及該磁軸承系統(tǒng)的故障檢測(cè)方法，尤其涉及一種磁軸承系統(tǒng)的功率放大電路、具有該功率放大電路的磁軸承系統(tǒng)、以及該磁軸承系統(tǒng)及其功率放大電路的故障檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、磁軸承(磁懸浮軸承)是利用電磁鐵產(chǎn)生可控電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮進(jìn)行無(wú)接觸支撐的新型軸承。磁軸承系統(tǒng)(即磁軸承及磁軸承控制系統(tǒng))通過(guò)位移傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位移，經(jīng)mcu處理輸出控制信號(hào)，經(jīng)功率放大電路輸出電磁鐵所需電流提供電磁力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸浮于中間位置。在實(shí)際應(yīng)用中，功率放大電路中功率器件的損壞、誤觸發(fā)，軸承線圈的開路等故障會(huì)導(dǎo)致磁軸承電流(即軸承線圈的電流)異常從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不能正常懸浮。相關(guān)方案中，在功率放大電路的故障出現(xiàn)時(shí)，需要使用檢測(cè)設(shè)備對(duì)功率放大電路的硬件逐步排查定位問(wèn)題點(diǎn)(即故障點(diǎn))，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力。

2、上述內(nèi)容僅用于輔助理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不代表承認(rèn)上述內(nèi)容是現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種磁軸承系統(tǒng)的功率放大裝置、磁軸承系統(tǒng)及其故障檢測(cè)方法，以解決磁軸承系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要人工使用檢測(cè)設(shè)備逐步排查并定位故障點(diǎn)，存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題，達(dá)到通過(guò)根據(jù)軸承線圈的電流，并結(jié)合選擇開關(guān)單元的動(dòng)作檢測(cè)磁軸承系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障并定位故障點(diǎn)，且在功率器件出現(xiàn)故障時(shí)切換冗余設(shè)置的功率放大支路以使磁軸承正常工作，省時(shí)省力，且能夠保證磁軸承系統(tǒng)的可靠性的效果。

2、本發(fā)明提供一種磁軸承系統(tǒng)的功率放大裝置，所述磁軸承系統(tǒng)，具有磁軸承和磁軸承控制系統(tǒng)；所述磁軸承，具有軸承線圈；所述磁軸承控制系統(tǒng)，具有功率放大裝置和軸承控制器；所述磁軸承系統(tǒng)的功率放大裝置，包括：第一h橋電路、第二h橋電路、以及選擇開關(guān)單元；其中，所述第一h橋電路和所述第二h橋電路級(jí)聯(lián)，且所述第一h橋電路和所述第二h橋電路互為冗余設(shè)置的功率放大支路；所述軸承線圈的第一端與所述選擇開關(guān)單元相連，所述軸承線圈的第二端分別與所述第一h橋電路和所述第二h橋電路相連；所述選擇開關(guān)單元，能夠切換地使所述軸承線圈與所述第一h橋電路和所述第二h橋電路中任一個(gè)h橋電路相連；將所述第一h橋電路和所述第二h橋電路中當(dāng)前與所述軸承線圈相連的一個(gè)h橋電路，記為當(dāng)前h橋電路；所述磁軸承控制器，用于根據(jù)所述軸承線圈的電流，結(jié)合控制所述選擇開關(guān)單元，確定所述磁軸承系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障；所述磁軸承系統(tǒng)的故障，包括以下至少之一：所述軸承線圈的故障，所述當(dāng)前h橋電路中功率器件的故障；以及，若確定所述軸承線圈出現(xiàn)故障，則控制所述磁軸承停止工作；若確定所述當(dāng)前h橋電路中功率器件出現(xiàn)故障時(shí)，控制所述選擇開關(guān)單元，使所述第一h橋電路和所述第二h橋電路中另一h橋電路與所述軸承線圈相連，為所述軸承線圈供電，以使所述磁軸承繼續(xù)工作。

3、在一些實(shí)施方式中，所述選擇開關(guān)單元，包括：第一開關(guān)和第二開關(guān)；所述第一h橋電路，包括：第一功率器件和第二功率器件；所述第二h橋電路，包括：第三功率器件和第四功率器件；其中，所述第一開關(guān)的控制端，用于接收所述軸承控制器發(fā)出的第一pwm信號(hào)；所述第一開關(guān)的第一連接端，與所述第一功率器件的控制端相連；所述第一功率器件的第一連接端接直流電源；所述第一開關(guān)的第二連接端，與所述第三功率器件的控制端相連；所述第三功率器件的第一連接端接直流電源；所述第二開關(guān)的控制端，與所述軸承線圈的第一端相連；所述第二開關(guān)的第一連接端，與所述第一功率器件的第二連接端相連；所述第二開關(guān)的第二連接端，與所述第三功率器件的第二連接端接；所述第二功率器件的控制端，用于接收所述軸承控制器發(fā)出的第二pwm信號(hào)；所述第二功率器件的第一連接端，與所述軸承線圈的第二端相連；所述第二功率器件的第二連接端，接地；所述第四功率器件的控制端，用于接收所述軸承控制器發(fā)出的第三pwm信號(hào)；所述第四功率器件的第一連接端，與所述軸承線圈的第二端相連；所述第四功率器件的第二連接端，接地。

4、在一些實(shí)施方式中，所述第一h橋電路，還包括：第一二極管和第二二極管；所述第二h橋電路，還包括：第三二極管和第四二極管；其中，所述第一二極管的陰極接直流電源，所述第一二極管的陽(yáng)極與所述軸承線圈的第二端相連；所述第二二極管的陰極與所述軸承線圈的第一端相連，所述第二二極管的陽(yáng)極接地；所述第三二極管的陰極與所述軸承線圈的第一端相連，所述第三二極管的陽(yáng)極接地；所述第四二極管的陰極接直流電源，所述第四二極管的陽(yáng)極與所述軸承線圈的第二端相連。

5、在一些實(shí)施方式中，還包括：電流檢測(cè)單元；其中，所述電流檢測(cè)單元，設(shè)置在所述軸承線圈的第二端，用于檢測(cè)所述軸承線圈的電流，并傳輸至所述磁軸承控制器。

6、與上述裝置相匹配，本發(fā)明再一方面提供一種磁軸承系統(tǒng)，包括：以上所述的磁軸承系統(tǒng)的功率放大裝置。

7、與上述磁軸承系統(tǒng)相匹配，本發(fā)明再一方面提供一種磁軸承系統(tǒng)的故障檢測(cè)方法，包括：設(shè)所述當(dāng)前h橋電路為所述第一h橋電路，在所述第一h橋電路與所述軸承線圈相連的情況下，獲取所述軸承線圈的電流；根據(jù)所述軸承線圈的電流，結(jié)合控制所述選擇開關(guān)單元，確定所述磁軸承系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障；所述磁軸承系統(tǒng)的故障，包括以下至少之一：所述軸承線圈的故障，所述第一h橋電路中的功率器件的故障；以及，若確定所述軸承線圈出現(xiàn)故障，則控制所述磁軸承停止工作；若確定所述第一h橋電路中的功率器件出現(xiàn)故障，則控制所述選擇開關(guān)單元，使所述第二h橋電路與所述軸承線圈相連，為所述軸承線圈供電，以使所述磁軸承繼續(xù)工作。

8、在一些實(shí)施方式中，所述第一h橋電路中的功率器件包括第一功率器件和第二功率器件，所述第二h橋電路中的功率器件包括第三功率器件和第四功率器件；所述第一h橋電路中的功率器件的故障，包括以下至少之一：所述第一功率器件的故障，所述第二功率器件的故障；所述選擇開關(guān)單元，包括：第一開關(guān)和第二開關(guān)；根據(jù)所述軸承線圈的電流，結(jié)合控制所述選擇開關(guān)單元，確定所述磁軸承系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，包括：在當(dāng)前的控制周期中，首次確定所述軸承線圈的電流是否大于設(shè)定最大電流；若首次確定所述軸承線圈的電流大于設(shè)定最大電流，則控制所述選擇開關(guān)單元中的第二開關(guān)動(dòng)作，以停止向所述第一h橋電路中的第一功率器件的控制端發(fā)送第一pwm信號(hào)，并向所述第二h橋電路中的第三功率器件的控制端發(fā)送第一pwm信號(hào)，之后再次確定所述軸承線圈的電流是否大于設(shè)定最大電流；若再次確定所述軸承線圈的電流大于設(shè)定最大電流，則確定所述第一功率器件出現(xiàn)擊穿故障，發(fā)起所述第一功率器件出現(xiàn)擊穿故障的提醒消息；若再次確定所述軸承線圈的電流小于或等于設(shè)定最大電流，則確定所述第一h橋電路中的第二功率器件出現(xiàn)擊穿故障，發(fā)起所述第二功率器件出現(xiàn)擊穿故障的提醒消息。

9、在一些實(shí)施方式中，根據(jù)所述軸承線圈的電流，結(jié)合控制所述選擇開關(guān)單元，確定所述磁軸承系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，還包括：若首次確定所述軸承線圈的電流小于或等于設(shè)定最大電流，則第一次確定所述軸承線圈的電流是否等于0；若第一次確定所述軸承線圈的電流不等于0，則確定所述軸承線圈和所述第一h橋電路中的功率器件均未出現(xiàn)故障，仍使所述第一h橋電路為所述軸承線圈供電，使所述磁軸承繼續(xù)工作；若第一次確定所述軸承線圈的電流等于0，則發(fā)出第三pwm信號(hào)，使第三pwm信號(hào)輸出與第二pwm信號(hào)相同的pwm波，以控制所述第二h橋電路中的第四功率器件接通，之后第二次確定所述軸承線圈的電流是否等于0；若第二次確定所述軸承線圈的電流等于0，則控制所述選擇開關(guān)單元中的第一開關(guān)和第二開關(guān)同時(shí)動(dòng)作，以由所述第一h橋電路與所述軸承線圈相連，切換至所述第二h橋電路與所述軸承線圈相連，使所述第二h橋電路為所述軸承線圈供電，之后繼續(xù)確定所述軸承線圈和所述第一h橋電路中的功率器件是否出現(xiàn)故障；若第二次確定所述軸承線圈的電流不等于0，則確定所述第二功率器件出現(xiàn)開路故障，發(fā)起所述第二功率器件出現(xiàn)開路故障的提醒消息，之后繼續(xù)確定所述軸承線圈和所述第一h橋電路中的功率器件是否出現(xiàn)故障。

10、在一些實(shí)施方式中，繼續(xù)確定所述軸承線圈和所述第一h橋電路中的功率器件是否出現(xiàn)故障，包括：第三次確定所述軸承線圈的電流是否等于0；若第三次確定所述軸承線圈的電流不等于0，則確定所述軸承線圈出現(xiàn)開路故障；若第三次確定所述軸承線圈的電流等于0，則確定所述第一功率器件出現(xiàn)開路故障，發(fā)起所述第一功率器件出現(xiàn)開路故障的提醒消息。

11、在一些實(shí)施方式中，所述第一h橋電路中的功率器件包括第一功率器件和第二功率器件，所述第二h橋電路中的功率器件包括第三功率器件和第四功率器件；所述第一h橋電路中的功率器件的故障，包括以下至少之一：所述第一功率器件的故障，所述第二功率器件的故障；所述選擇開關(guān)單元，包括：第一開關(guān)和第二開關(guān)；若確定所述第一h橋電路中的功率器件出現(xiàn)故障，則控制所述選擇開關(guān)單元，使所述第二h橋電路與所述軸承線圈相連，為所述軸承線圈供電，以使所述磁軸承繼續(xù)工作，包括以下至少之一：若確定所述第一功率器件出現(xiàn)擊穿故障，或確定所述第一h橋電路中的第二功率器件出現(xiàn)擊穿故障，則控制所述選擇開關(guān)單元中的第一開關(guān)動(dòng)作，以由所述第一h橋電路中的第一功率器件與所述軸承線圈相連的狀態(tài)，切換至所述第二h橋電路中的第三功率器件與所述軸承線圈相連的狀態(tài)，使所述第二h橋電路為所述軸承線圈供電，發(fā)出第三pwm信號(hào)，使第三pwm信號(hào)輸出與第二pwm信號(hào)相同的pwm波，以使所述磁軸承繼續(xù)工作；若確定所述第一功率器件出現(xiàn)開路故障，或確定所述第二功率器件出現(xiàn)開路故障，則在發(fā)出第三pwm信號(hào)以使第三pwm信號(hào)輸出與第二pwm信號(hào)相同的pwm波的情況下，控制所述選擇開關(guān)單元中的第一開關(guān)和第二開關(guān)同時(shí)動(dòng)作，以由所述第一h橋電路與所述軸承線圈相連，切換至所述第二h橋電路與所述軸承線圈相連，使所述第二h橋電路為所述軸承線圈供電，以使所述磁軸承繼續(xù)工作。

12、由此，本發(fā)明的方案，針對(duì)磁軸承的控制系統(tǒng)的功率放大電路，設(shè)置選擇開關(guān)單元和兩個(gè)h橋電路，兩個(gè)h橋電路級(jí)聯(lián)，軸承線圈的第一端與選擇開關(guān)單元相連，軸承線圈的第二端分別與兩個(gè)h橋電路相連，通過(guò)控制選擇開關(guān)，能夠使兩個(gè)h橋電路切換地與軸承線圈連通；在磁軸承工作的情況下，根據(jù)軸承線圈的電流，判斷磁軸承系統(tǒng)的軸承線圈、以及兩個(gè)h橋電路是否出現(xiàn)故障并確定故障點(diǎn)，并在出現(xiàn)故障時(shí)切換兩個(gè)h橋電路使磁軸承正常工作；從而，通過(guò)針對(duì)磁軸承的控制系統(tǒng)的功率放大電路，冗余設(shè)置功率放大支路，根據(jù)軸承線圈的電流，并結(jié)合選擇開關(guān)單元的動(dòng)作檢測(cè)磁軸承系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障并定位故障點(diǎn)，且在功率器件出現(xiàn)故障時(shí)切換功率放大支路以使磁軸承正常工作，不僅能夠省時(shí)省力地檢測(cè)故障點(diǎn)，并能保證磁軸承系統(tǒng)的正常工作而保證磁軸承系統(tǒng)的可靠性。

13、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

14、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。