基于FPGA數(shù)字化超聲波電源的設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、(Cellulosic biofuels)被認(rèn)為是化石能源的最佳替代品，這種燃料是利用十分豐富的纖維素生物質(zhì)(Cellulosic biomass)制造的，據(jù)2009年中國替代能源的發(fā)展規(guī)劃，未來5年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
　　研究表明，超聲壓縮制備生物質(zhì)較之傳統(tǒng)方法，大幅的提高生物質(zhì)密度、強(qiáng)度、抗沖擊性、預(yù)處理效率，且降低了成本。顯然，在整個超聲壓縮纖維素生物質(zhì)的過程中，超聲波電源是影響生物質(zhì)壓縮效果的重要因素之

2、一。因此，本文結(jié)合FPGA技術(shù)，采用直接數(shù)字合成頻率技術(shù)設(shè)計(jì)一臺數(shù)字化超聲波電源，頻率自動跟蹤系統(tǒng)及功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)集成在一塊FPGA內(nèi)，最大程度上簡化電源的電路結(jié)構(gòu)，提高超聲電源的穩(wěn)定性、可靠性。
　　首先，根據(jù)超聲波電源的功能要求對電源作了總體方案的設(shè)計(jì)。分析了頻率自動跟蹤系統(tǒng)、逆變電路及功率控制系統(tǒng)，介紹了各種系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，確定了適合本超聲波電源的控制器件、逆變器及功率開關(guān)器件。最終確定了以FPGA為控制核心的總體方案。

3、>　　其次，根據(jù)總體方案的設(shè)計(jì)，對超聲波電源的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。包括BUCK斬波電路，逆變電路、反饋電路、驅(qū)動保護(hù)電路及匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。其中，通過對超聲振子等效模型分析，確定超聲振子的匹配網(wǎng)絡(luò)，針對特定振子及功率要求，設(shè)計(jì)了匹配電感及高頻變壓器。
　　再次，根據(jù)頻率跟蹤控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了基于FPGA的頻率自動跟蹤系統(tǒng)。包括相位調(diào)節(jié)模塊、數(shù)字鑒相器模塊、DDS(Direct Digital Synthesizer)模塊、過流保護(hù)