本文選題：超聲波電源 + 頻率跟蹤　； 參考：《河南理工大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：目前,超聲加工技術(shù)的應(yīng)用范圍被不斷拓寬,對于超聲波電源的性能要求在不斷提高。因此,超聲波電源的研究工作受到國內(nèi)外學(xué)者密切關(guān)注�，F(xiàn)有的超聲波電源輸出諧振頻率段固定,搭載換能器單一;超聲波電源與換能器的匹配網(wǎng)絡(luò)在換能器運(yùn)行過程中無法實(shí)現(xiàn)動態(tài)匹配;超聲波電源在輸出功率穩(wěn)定性方面具有一定缺陷,導(dǎo)致超聲振動系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)恒振幅輸出。為此,本文以這三個關(guān)鍵技術(shù)問題為研究對象,構(gòu)建基于DSP的新型超聲波電源,主要研究工作如下:首先,本文闡述超聲波電源的發(fā)展歷程及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析超聲波電源關(guān)鍵技術(shù)問題研究進(jìn)展。采用超聲波換能器的梅森等效電路模型,分析換能器的阻抗特性變化情況,建立匹配網(wǎng)絡(luò)的等效電路模型,利用數(shù)字式電感構(gòu)成匹配網(wǎng)絡(luò)解決電源動態(tài)匹配問題,為超聲波電源的研究工作奠定基礎(chǔ)。其次,依據(jù)對換能器及匹配網(wǎng)絡(luò)的分析,確立超聲波電源總體方案。提出基于數(shù)字鎖相式頻率跟蹤技術(shù)與變步長搜索電流極值方式相結(jié)合的復(fù)合頻率跟蹤策略,實(shí)現(xiàn)多諧振頻帶鎖頻;采用移相脈寬調(diào)制技術(shù)(PS-PWM)實(shí)現(xiàn)電源輸出功率無級調(diào)節(jié),提高超聲系統(tǒng)輸出振幅的穩(wěn)定性。最后,完成超聲波電源的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在硬件系統(tǒng)方面,采用不控整流方式實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換,以橋式逆變電路構(gòu)成電源系統(tǒng)的主功率電路完成直交流轉(zhuǎn)換,利用數(shù)字式匹配電感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換,設(shè)計(jì)合理的信息反饋回路,構(gòu)建基于DSP的控制系統(tǒng)硬件電路。在軟件系統(tǒng)方面,依據(jù)控制策略的算法要求結(jié)合硬件系統(tǒng),完成電源的主程序及各個控制模塊程序的設(shè)計(jì)。利用軟件仿真與硬件調(diào)試相結(jié)合的方式,分析驗(yàn)證本文的設(shè)計(jì)方案,為進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的超聲波電源具有多頻率段輸出的能力,能夠?qū)崿F(xiàn)頻率自動跟蹤、輸出功率的無級調(diào)節(jié)和動態(tài)響應(yīng)換能器的阻抗特性變化,采用軟開關(guān)技術(shù),有效地降低開關(guān)損耗,提高電源整機(jī)效率。
[Abstract]:At present, the application range of ultrasonic processing technology has been widened constantly, and the performance requirements of ultrasonic power supply are increasing. Therefore, the research work of ultrasonic power supply is closely concerned by scholars at home and abroad. The current ultrasonic power output resonant frequency section is fixed, the transducer is single, the matching network of ultrasonic power supply and transducer is in the network The dynamic matching of the transducer can not be realized during the operation of the transducer; the ultrasonic power supply has some defects in the output power stability, which causes the ultrasonic vibration system to not realize the constant amplitude output. Therefore, this paper takes these three key technical problems as the research object, and constructs a new ultrasonic power supply based on DSP. The main research work is as follows: first, this This paper expounds the development course of ultrasonic power supply and the current research status at home and abroad, and analyzes the research progress of the key technology of the ultrasonic power supply. Using the Mason equivalent circuit model of the ultrasonic transducer, the impedance characteristics of the transducer are analyzed, the equivalent circuit mode of the matching network is set up, and the digital inductor is used to form a matching network to solve the electricity. The problem of source dynamic matching lays the foundation for the research work of the ultrasonic power supply. Secondly, according to the analysis of the transducer and the matching network, the overall scheme of the ultrasonic power supply is established. A complex frequency tracking strategy based on the combination of the digital phase-locked frequency tracking technology and the variable step length search current extremum is proposed to realize the multiple resonant frequency band frequency locking. The phase-shift pulse width modulation (PS-PWM) is used to realize the stepless regulation of power output power and improve the stability of the output amplitude of the ultrasonic system. Finally, the hardware and software systems of the ultrasonic power supply are designed. In the hardware system, the AC and DC conversion is realized by the uncontrolled rectifier mode, and the main work of the power system is formed by the bridge inverter circuit. The rate circuit completes the direct AC conversion, uses the digital matched inductance network to realize the electroacoustic conversion, designs the reasonable feedback loop and constructs the hardware circuit of the control system based on DSP. In the software system, the design of the main program of the power source and the program of each control module is completed according to the algorithm requirements of the control strategy and the hardware system. With the combination of software simulation and hardware debugging, the design scheme of this paper is analyzed and verified to provide a basis for further optimization of the system. The experimental results show that the ultrasonic power supply designed in this paper has the capability of multi frequency output, and can realize frequency automatic tracking, output work rate stepless regulation and dynamic response transducer impedance. The soft switching technology can effectively reduce switching losses and improve the efficiency of power supply.

【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB559;TN86

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本文編號：1807220