摘要：针对传统余热发电设备存在发电效率低、成本高、体积大等问题,设计了一款装备5自由度(5-DOF)主动磁悬浮轴承的余热发电机,用于余热发电有机朗肯循环系统.首先,基于电机转子轴径限制和最大承载力要求,确定径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承的结构形式,采用一维磁路模型和二维有限元分析,计算并校核磁悬浮轴承的尺寸和性能参数;其次,为保证磁悬浮轴承的稳定裕度,采用三电平PWM功率放大器降低输出电流纹波,利用不完全微分PID控制器和不平衡补偿算法实现5自由度稳定悬浮;最后,将该磁悬浮余热发电机应用到实际客户现场,从稳定裕度、承载力和轴振峰峰值3个维度验证磁悬浮余热发电机的可靠性.现场试验结果表明:磁悬浮余热发电机系统运行稳定可靠,实现了满功率发电和长期运行考核;在全工况运行范围,磁悬浮轴承系统的灵敏度函数小于12 dB,余热发电机转子振动峰峰值小于53μm,满足ISO14839-3规定的长期稳定运行要求;轴向承载力最大达到3 600 N,满足实际工况需求.

摘要：磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损以及无需润滑等诸多优点,在鼓风机、压缩机和暖通领域有广阔的应用前景。针对65 kW、30000 r/min热泵压缩机,基于最大承载力要求和电机转子轴径限制,设计了一款5自由度(5-DOF)主动磁悬浮轴承。针对压缩机成柜后出现的模态共振问题,通过增加安装机座支撑强度的方法抑制和消除了共振模态。该磁悬浮轴承成功应用于实际热泵压缩机,在全工况运行范围,磁悬浮轴承系统的灵敏度函数小于12 dB,转子振动峰-峰值最大值不超过80μm,工作转速范围轴振峰-峰值小于20μm,满足ISO 14839规定的长期稳定运行要求。

摘要：基于三电平脉宽调制技术,建立三电平功率放大器数学模型。在此基础上,推导出功率放大器控制器的设计方法,并进一步分析了功率放大器带宽限制条件,确定了功率放大器带宽与最高运行频率之间的数值关系。将此三电平功率放大器应用于磁悬浮高速永磁同步电动机系统,闭环带宽仿真值与测量值误差在允许的范围之内,且闭环带宽满足要求,说明了功率放大器设计的正确性。转子轴振同频分量不超过13μm,整体轴振峰峰值不超过25μm,实现了磁悬浮永磁同步电动机13000 r/min的负载稳定运行。

摘要：文章针对目前常用的三电平脉宽调制(PWM)功率放大器存在的实现复杂、窄脉冲、控制死区等问题,设计出一种新的三电平PWM功率放大器,给出了具体的实现方法和试验验证结果。结果表明,新的功率放大器输出电流纹波小,具有良好的动态响应能力。将该功率放大器应用于5自由度磁悬浮永磁同步电机,实现了13 000 r/min的稳定运行,且轴振满足标准要求。