隨著微觀納米級科學領域的不斷發(fā)展,微位移定位技術被廣泛應用于航天、航空、微外科手術等對亞微米以至納米級迫切需求的高精尖領域當中。壓電陶瓷作為一種新型實用的微位移驅(qū)動定位器件,具有正逆壓電效應,且擁有體積小、分辨率高、響應快、承載力大、抗干擾強等相比傳統(tǒng)結構無可比擬的優(yōu)點,正因如此,基于壓電陶瓷驅(qū)動的微位移定位平臺都具有頻率響應快、定位精度高、功耗小、不易受干擾等優(yōu)勢。因此,為了滿足壓電陶瓷在振動平臺微位移測試系統(tǒng)中,輸出更大范圍的微位移及保持更高精度的條件,開發(fā)設計出一種能應用于微位移定位平臺的國產(chǎn)化、高電壓、大功率、高頻響、便攜式壓電陶瓷驅(qū)動電源具有重大的科研意義以及實際開發(fā)前景。本文首先對壓電陶瓷結構性能、壓電陶瓷驅(qū)動電源研究現(xiàn)狀以及壓電陶瓷驅(qū)動技術進行了研究分析,根據(jù)樣機預期指標提出了本文設計技術難點。根據(jù)壓電陶瓷驅(qū)動電源的設計原則對主電路單元、數(shù)字控制系統(tǒng)進行了選型分析,選用全橋逆變拓撲作為主電路拓撲,選用DSP數(shù)字控制器作為控制核心芯片。在此基礎上提出了一種設計方案,即全橋逆變電路與隔離DC-DC電路串聯(lián)作為主電路單元,主電路單元輸出正弦電壓信號驅(qū)動壓電陶瓷。并對此方案的硬件... 

【文章來源】：西南科技大學四川省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 壓電陶瓷概述
        1.2.1 壓電效應與電致伸縮效應
        1.2.2 壓電陶瓷的典型結構及特性
        1.2.3 壓電陶瓷等效電路模型
    1.3 壓電陶瓷驅(qū)動電源研究現(xiàn)狀
        1.3.1 研究現(xiàn)狀分析
        1.3.2 國內(nèi)外產(chǎn)品分析
    1.4 壓電陶瓷驅(qū)動技術分析
        1.4.1 直流放大式壓電陶瓷驅(qū)動技術
        1.4.2 開關式壓電陶瓷驅(qū)動技術
    1.5 論文預期指標及技術難點
    1.6 論文內(nèi)容安排
2 壓電陶瓷驅(qū)動電源的總體設計
    2.1 壓電陶瓷驅(qū)動電源的設計原則
        2.2.1 可靠性的設計原則
        2.2.2 經(jīng)濟性的設計原則
    2.2 壓電陶瓷驅(qū)動電源主電路拓撲選型
    2.3 壓電陶瓷驅(qū)動電源數(shù)字控制系統(tǒng)選型
    2.4 壓電陶瓷驅(qū)動電源系統(tǒng)總體結構
    2.5 本章小結
3 壓電陶瓷驅(qū)動電源硬件設計
    3.1 引言
    3.2 主電路單元電路設計
        3.2.1 拓撲分析
        3.2.2 全橋MOS管選型
        3.2.3 功耗計算及散熱分析
        3.2.4 LC濾波電路設計
    3.3 主電路單元仿真設計及分析
        3.3.1 電路仿真環(huán)境
        3.3.2 全橋逆變電路仿真
        3.3.3 隔離DC-DC電路仿真
    3.4 控制電路設計
        3.4.1 DSP主控芯片選型
        3.4.2 DSP控制電路設計
        3.4.3 隔離驅(qū)動電路設計
        3.4.4 反饋電路設計
    3.5 本章小結
4 壓電陶瓷驅(qū)動電源控制系統(tǒng)軟件設計
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)開發(fā)軟件環(huán)境
    4.3 SPWM信號的生成
    4.4 SPWM電壓電流雙閉環(huán)PI控制策略
        4.4.1 增量式PI控制
        4.4.2 電流內(nèi)環(huán)及電壓外環(huán)設計
    4.5 DSP程序?qū)崿F(xiàn)
        4.5.1 主程序
        4.5.2 SPWM信號發(fā)生程序
        4.5.3 電壓電流雙閉環(huán)PI控制算法程序
    4.6 本章小結
5 壓電陶瓷驅(qū)動電源實驗結果分析及性能測試
    5.1 引言
    5.2 驅(qū)動電源系統(tǒng)實驗平臺
    5.3 驅(qū)動電源系統(tǒng)實驗結果分析
    5.4 驅(qū)動電源系統(tǒng)性能測試
        5.4.1 線性度測試
        5.4.2 穩(wěn)定性測試
        5.4.3 頻率響應測試
    5.5 本章小結
6 總結與展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于TMS320F2812的程控逆變電源設計[J]. 湯代斌.  淮海工學院學報(自然科學版). 2019(03)
[4]基于DRV2700的壓電陶瓷物鏡驅(qū)動器電源設計[J]. 黃世玲.  信息技術與信息化. 2019(04)
[5]一種高精度壓電陶瓷驅(qū)動電源設計[J]. 程俊輝,范青武,劉旭東,郭藝良,張躍飛.  電子世界. 2019(07)
[6]響應速度可調(diào)的壓電驅(qū)動電源研究[J]. 孫冰,陳國棟,周成全,劉正鋒,游佳明.  國外電子測量技術. 2019(03)
[7]基于Buck電路的壓電陶瓷脈沖驅(qū)動電源研究[J]. 廖平,高廣彬.  壓電與聲光. 2018(04)
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碩士論文
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[2]微型壓電致動器驅(qū)動電源研究[D]. 金學健.中國科學技術大學 2018
[3]基于ARM和FPGA超聲波壓電陶瓷數(shù)字變頻驅(qū)動[D]. 李顯亮.長沙理工大學 2018
[4]基于電荷反饋控制的壓電陶瓷驅(qū)動電源研究[D]. 羅富.南京理工大學 2018
[5]壓電陶瓷微定位系統(tǒng)的設計及仿真[D]. 唐平.西南交通大學 2017
[6]面向微納定位平臺的壓電陶瓷驅(qū)動電源設計與開發(fā)[D]. 張新超.東北大學 2017
[7]彎振復合型壓電驅(qū)動器的激勵方法與實驗研究[D]. 王鼎汶.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[8]高效率低紋波壓電陶瓷驅(qū)動電源的研究[D]. 邱海波.西南交通大學 2016
[9]高功率精密壓電陶瓷驅(qū)動電源的研究與設計[D]. 葉彥.合肥工業(yè)大學 2016
[10]壓電陶瓷動特性測試與控制技術研究[D]. 趙軒毅.河北大學 2015



本文編號：3187371