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提供了一种用于磁悬浮轴承的开关断路故障容错控制系统，包括：公共桥臂、N个非公共桥臂组、直流电源和控制单元，N为所述磁悬浮轴承中轴的个数，所述非公共桥臂组与所述轴一一对应；每一所述非公共桥臂组包括两个并联的桥臂支路，所述公共桥臂以及每一所述桥臂支路均包括连接在直流电源正、负极之间的上桥臂和下桥臂，每一所述桥臂支路中上桥臂和下桥臂的连接点与所述公共桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点之间设置有绕组；所述控制单元用于控制每一所述非公共桥臂组中一桥臂支路的上桥臂和另一桥臂支路的下桥臂导通，并在任一非公共桥臂组中导通的桥臂出现断路故障时，切断所述任一非公共桥臂组中导通的桥臂，并控制所述任一非公共桥臂组中一桥臂支路的下桥臂和另一桥臂支路的上桥臂切换至导通状态。

本发明公开了一种用于磁悬浮轴承的开关断路故障容错控制系统，属于磁悬浮轴承控制领域，包括：公共桥臂、N个非公共桥臂组、直流电源和控制单元，N为磁悬浮轴承中轴的个数；每一非公共桥臂组包括两个并联的桥臂支路，每一桥臂支路中上、下桥臂的连接点与公共桥臂中上、下桥臂的连接点之间设置有绕组；控制单元用于控制每一非公共桥臂组中一桥臂支路的上桥臂和另一桥臂支路的下桥臂导通，并在任一非公共桥臂组中导通的桥臂出现断路故障时切断导通桥臂，并控制任一非公共桥臂组中原本断开的桥臂切换至导通状态。可使故障桥臂组对应方向的电磁力快速恢复至稳定值，避免转子跌落，且不影响其他方向上的电磁力，提高磁轴承系统的故障冗余能力。

磁悬浮轴承是一种利用定子产生电磁力来使转子悬浮的轴承装置，作为传统机械轴承的替代品，可以实现转子与定子的无接触运行。磁悬浮轴承的转子和定子之间没有机械接触，不需要润滑、不存在摩擦、工作寿命较长。在转子需要进行高速转动或者对工作环境的要求较高的应用场合，磁悬浮轴承的应用十分广泛。磁悬浮轴承主要包括无源磁轴承、有源磁轴承和混合磁轴承等。对于磁悬浮轴承系统，主要包括转子、传感器、控制器和电磁执行器等部分，其控制系统的设计对整个装置的性能带来了巨大的影响。有源磁轴承系统中功率放大器将控制信号转换为绕组中的电流从而产生磁场和控制磁轴承的电磁力，是磁悬浮轴承系统中的重要组成部分。

断路故障是指故障器件保持断路状态，故障器件的电流大小始终为零。磁悬浮轴承的功率放大器中，如果开关器件发生了断路故障，会导致该桥臂对输出端的电压控制失效，从而导致绕组电流偏离指令值，导致转子位置失稳，造成转子跌落以及系统停机等严重故障。

目前已有学者提出了应用于磁悬浮轴承的共桥臂拓扑，以通过减少器件数量来降低成本，以及提出了在共桥臂拓扑基础上进行改进，降低了公共桥臂上电流应力的反向共桥臂拓扑。然而，现有磁悬浮轴承反向共桥臂拓扑中不存在器件冗余，不具备容错运行能力，开关器件断路故障发生时会使磁轴承转子跌落且无法正常工作，不利于磁悬浮轴承的稳定运行。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

(1)利用控制系统中上、下桥臂拓扑结构的特点，当任一非公共桥臂组中导通的桥臂故障时，可以通过切换另一对桥臂投入导通来使故障桥臂组连接绕组的电流快速恢复至稳定值，以使故障桥臂组对应控制方向的电磁力快速恢复至稳定值，保证系统在正常工作模式和容错工作模式中平滑切换，避免转子跌落，保证磁悬浮轴承不停机运行，有效提高了磁悬浮轴承系统的故障冗余能力；除此之外，仅控制故障桥臂组的桥臂状态发生改变以切换绕组电流方向，其余非故障桥臂组的桥臂状态保持不变，绕组电流方向切换过程中存在电流从大到小再变大的过程，这个变化过程中会产生电磁力的变化，从而对转子的位置悬浮产生影响，相对于改变所有桥臂组的桥臂状态的控制系统，仅改变故障桥臂组的桥臂状态的控制系统不影响其他方向上的电磁力，在故障前的系统上进行最小的改变便可保证容错状态的稳定运行，更有利于转子的稳定悬浮；

(2)基于各桥臂组连接的两个绕组的绕组电流之和是否降低到预设阈值之下来判断相应桥臂组中是否发生断路故障，相对于断路故障对于如电磁力、转子位置等其他变量的影响，绕组电流能够更灵敏地反映是否存在断路故障，由此，提高了断路故障的判断精度，进一步提高了控制系统的控制速度及准确度，进一步提高了磁悬浮轴承的稳定性。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。