Implementation of a magnetic bearing

Magnetlager bygger på att med magnetisk kraft få rotorn att sväva så att den aldrig kommer i kontakt med statorn. Minimalt slitage och oberoende av smörjmedel hör till de största fördelarna med magnetlager. Marcus Granström har i ett pågående examensarbete visat att det är teoretiskt möjligt att bygga ett magnetlager. Marcus Granström har tagit fram en Simulinkmodell över processen inklusive regulator. Vidare finns flera olika tänkbara regulatorer föreslagna. Detta examensarbete är en fortsättning på Marcus Granströms examensarbete och utgår från de modeller som tagits fram. I denna avhandling undersöks möjligheten att realisera teorierna om ett magnetlager. Först analyseras modellen för att ta reda på vilka eventuella approximationer och antaganden som gjorts och hur hänsyn till detta ska kunna tas. Sedan tas hårdvarukrav och mjukvarukrav fram för att i slutänden mynna ut i en utredning om det idag finns komponenter på marknaden som klarar kraven. Den magnetlagermodell som i huvudsak har analyserats är en strömstyrd modell. Regulator har diskretiserats och försetts med antialiasfilter. Simuleringar har visat att den PWM-signal som styr strömmen till elektromagneterna och därmed styr magnetfältets styrka måste kunna ändras med minst 1kHz. Samplingsfrekvensen är det främsta kravet för val av processor. Den ström som måste kunna levereras är i genomsnitt 2 A under de första 0.5 sekunderna (uppstartstiden). Vid kontinuerlig drift kommer lagret att kräva betydligt mindre ström. Maximala strömpikar som kommer att krävas är enligt simuleringar 23A. Även en spänningsstyrd modell har tagits fram och analyserats. Slutligen jämfördes en alternativ regulator, PID_I, med PID-regulatorn. Båda regulatorerna var föreslagna av Marcus Granström. Simuleringsresultat visade att PID_I-regulatorn är överlägsen vad beträffar låg strömförbrukning. PID_I-regulatorn förutsätter att strömmen kan mätas till skillnad från PID-regulatorn. Regulatorerna som jämfördes diskretiserades inte innan simuleringana gjordes. I resultatet måste därför beaktas att proportionerna kan komma att ändras vid en diskretisering.The idea of a magnetic bearing is to make the rotating part hover so that it won’t touch the stator part. Minimal friction and wear and independence of lubrication are among the largest advantages. Marcus Granström has in a present Master of Science Thesis showed that it is theoretical possible to build a magnetic bearing. Marcus Granström has made a Simulinkmodel over the process, the controller included. Further Marcus Granström has suggested some alternative controllers. This Master of Science Thesis is to continue at Marcus Granströms examine work and assumes from the models that he has built. In this report the possibility to implement a magnetic bearing is examined. First the model is analyzed to find out what approximations and assumptions that have been made and how consideration to it could be taken. Further hardware specifications and software specifications have been made. The specifications are used to find out if there are components on the market that satisfies all the demands. The magnetic bearing model that has been previously analyzed is the current controlled model. The model of the controller has been discretizied and an antialiasfilter has been added to the model. Simulations has showed that the PWM-signal that controls the current to the electromagnets and indirect the magnetic field must be able to been changed at least with 1KHz. The frequency is the premier requirement for the choice of processor. The current that has to be able to be delivered is 2A during the firs 0.5 seconds, the starting process. At continues operation the bearing will need less current. The maximum needed current is 23A. A voltagecontrolled bearing model has been made and analyzed. Finally an alternative controller which Marcus Granström had suggested were evaluated. By far the best result concerning the current consumption gave the PID_I-controller, a cascadecontroller. The PID_I-controller presupposes that the current can be measured. The controllers that was compared wasn’t discretizised. The result therefore has to be taken into account that the proportions can be changed after a discretization