隨著微觀納米級科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,微位移定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航天、航空、微外科手術(shù)等對亞微米以至納米級迫切需求的高精尖領(lǐng)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(yīng),且擁有體積小、分辨率高、響應(yīng)快、承載力大、抗干擾強等相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)計出一種能應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shù)進行了研究分析,根據(jù)樣機預(yù)期指標提出了本文設(shè)計技術(shù)難點。根據(jù)壓電陶瓷驅(qū)動電源的設(shè)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(chǔ)上提出了一種設(shè)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(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)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(yīng)與電致伸縮效應(yīng)
        1.2.2 壓電陶瓷的典型結(jié)構(gòu)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(shù)分析
        1.4.1 直流放大式壓電陶瓷驅(qū)動技術(shù)
        1.4.2 開關(guān)式壓電陶瓷驅(qū)動技術(shù)
    1.5 論文預(yù)期指標及技術(shù)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(shè)計
    2.1 壓電陶瓷驅(qū)動電源的設(shè)計原則
        2.2.1 可靠性的設(shè)計原則
        2.2.2 經(jīng)濟性的設(shè)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(jié)構(gòu)
    2.5 本章小結(jié)
3 壓電陶瓷驅(qū)動電源硬件設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 主電路單元電路設(shè)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(shè)計
    3.3 主電路單元仿真設(shè)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(shè)計
        3.4.1 DSP主控芯片選型
        3.4.2 DSP控制電路設(shè)計
        3.4.3 隔離驅(qū)動電路設(shè)計
        3.4.4 反饋電路設(shè)計
    3.5 本章小結(jié)
4 壓電陶瓷驅(qū)動電源控制系統(tǒng)軟件設(shè)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(shè)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(jié)
5 壓電陶瓷驅(qū)動電源實驗結(jié)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(jié)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(yīng)測試
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種高穩(wěn)定性壓電驅(qū)動電源設(shè)計[J]. 張玉婷,張文濤,錢存,張紫楊,陳云.  壓電與聲光. 2020(01)
[2]一種大容性負載的壓電陶瓷驅(qū)動電源設(shè)計[J]. 錢存,張文濤,杜浩,熊顯名.  壓電與聲光. 2019(05)
[3]基于TMS320F2812的程控逆變電源設(shè)計[J]. 湯代斌.  淮海工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(03)
[4]基于DRV2700的壓電陶瓷物鏡驅(qū)動器電源設(shè)計[J]. 黃世玲.  信息技術(shù)與信息化. 2019(04)
[5]一種高精度壓電陶瓷驅(qū)動電源設(shè)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(yīng)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(shù). 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)
[8]一種壓電陶瓷驅(qū)動電源的設(shè)計[J]. 冼永標,李克天.  機電工程技術(shù). 2017(05)
[9]Application of piezoelectric transient response in transducer acoustic power measurement[J]. ZENG Miao,SHEN Yong,LI Fu,YANG Zengtao,WANG Hua.  Chinese Journal of Acoustics. 2017(01)
[10]大功率壓電陶瓷驅(qū)動電源的研究與設(shè)計[J]. 趙軒毅,馬力輝.  電子測試. 2015(01)

碩士論文
[1]基于非線性Preisach模型的壓電陶瓷驅(qū)動電源研究[D]. 楊泰梓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]微型壓電致動器驅(qū)動電源研究[D]. 金學(xué)健.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 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(xué) 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(xué) 2018
[5]壓電陶瓷微定位系統(tǒng)的設(shè)計及仿真[D]. 唐平.西南交通大學(xué) 2017
[6]面向微納定位平臺的壓電陶瓷驅(qū)動電源設(shè)計與開發(fā)[D]. 張新超.東北大學(xué) 2017
[7]彎振復(fù)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(xué) 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(xué) 2016
[9]高功率精密壓電陶瓷驅(qū)動電源的研究與設(shè)計[D]. 葉彥.合肥工業(yè)大學(xué) 2016
[10]壓電陶瓷動特性測試與控制技術(shù)研究[D]. 趙軒毅.河北大學(xué) 2015



本文編號：3187371