一种用于磁悬浮永磁电机控制系统的开关电源装置

摘要

本发明提供一种用于磁悬浮永磁电机控制系统的开关电源装置，其主要包括AC/DC模块、高压DC/DC模块、低压DC/DC模块以及电容组模块。该装置运行时，AC/DC模块和高压DC/DC模块的输出并联，作为磁轴承控制系统的功率部分电源和低压DC/DC模块的输入，低压DC/DC模块输出+5V、+15V以及±15V作为系统的控制部分电源。当外部电网失效时，开关电源装置的高压DC/DC模块能够继续依靠电机的回馈能量进行电压转换，继续为磁轴承系统提供电能，实现磁轴承的掉电保护功能。该发明不仅能够在正常工作情况下，对磁悬浮永磁电机系统提供控制所需电源，同时具备在外部电网掉电情况下，利用永磁电机回馈的电能为磁轴承控制系统提供电源的能力。

主权项

一种用于磁悬浮永磁电机控制系统的开关电源装置，其特征在于：该装置包括：AC/DC模块(2)：与电机控制系统(1)的交流电源相接，输入单相220VAC，通过AC/DC转换，输出24V至75V可调的直流电压，与高压DC/DC模块(4)的输出并联作为磁轴承系统的功率电源，同时为低压DC/DC模块(5)提供输入；电容组模块(3)：与电机控制系统(1)的直流母线和高压DC/DC模块(4)相接，正常工作时，作为滤波单元对电机母线上的直流电压进行滤波，为高压DC/DC模块提供稳定输入电压，系统掉电时，又作为储能单元和电机反馈电能一起为开关电源装置提供输入；高压DC/DC模块(4)：与电机控制系统(1)的直流母线通过电容组模块(3)相接，输入540V直流电压，采用DC/DC转换，输出24V至75V可调的直流电压，与AC/DC模块(2)的输出并联，作为磁轴承系统的功率电源，同时为低压DC/DC模块(5)提供输入，系统掉电时，作为主要工作电路，将永磁电机回馈至电机控制系统(1)的直流母线上的电能继续进行转换，为系统提供电源保证磁轴承系统正常工作，实现掉电保护功能；低压DC/DC模块(5)：与AC/DC模块(2)和高压DC/DC模块(4)相接，对AC/DC模块(2)和高压DC/DC模块(4)提供的24V至75V直流电压进行DC/DC转换控制，得到+5V、+15V以及±15V电压，为电机控制系统(1)中的电机磁轴承控制装置提供所需电源；所述AC/DC模块(2)和高压DC/DC模块(4)均采用NCP1207A作为核心控制芯片；所述AC/DC模块(2)和高压DC/DC模块(4)采用输出并联模式，且系统上电过程为：1)AC/DC模块(2)工作，为系统提供24V至75V可调直流电压，低压DC/DC模块(5)正常工作，AC/DC模块(2)和低压DC/DC模块(5)分别为电机控制系统(1)的磁轴承功率部分和控制部分提供电源；2)当母线电压达到100V时，高压DC/DC模块(4)开始正常工作，和AC/DC模块(2)一起为系统提供24V至75V可调直流电压，开关电源装置正常工作；系统异常掉电的处理过程为：1)AC/DC模块(2)首先停止工作，同时，高压DC/DC模块(4)继续工作，将永磁电机回馈至电机控制系统(1)直流母线的电能以及电容组模块(3)储存的电能，转化为24V至75V可调直流电压，低压DC/DC模块(5)正常工作，高压DC/DC模块(4)和低压DC/DC模块(5)分别为电机控制系统(1)的磁轴承功率部分和控制部分提供电源；2)当母线电压降低至100V时，高压DC/DC模块(4)继续工作，但是输出电压逐渐降低，高压DC/DC模块(4)输出提示信号，随着电压继续降低最终停止工作；所述的AC/DC模块(2)和高压DC/DC模块(4)内部均具有防电流倒流电路，系统能够稳定安全的工作，可以省去模式切换电路。