微型壓電致動器驅(qū)動電源研究.pdf

1、近些年在微驅(qū)動定位領(lǐng)域中,壓電陶瓷驅(qū)動技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。壓電慣性電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、步進(jìn)分辨率高、響應(yīng)速度快、能很方便實(shí)現(xiàn)直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動;而行波型超聲電機(jī)具有效率高、旋轉(zhuǎn)速度大、能斷電自鎖、響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn),二者在微驅(qū)動精密定位控制領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。
　　壓電慣性電機(jī)和行波超聲電機(jī)都可以用在天文望遠(yuǎn)鏡光纖定位系統(tǒng)中。本論文針對這兩種小型化的電機(jī)驅(qū)動進(jìn)行了研究,以ST公司的STM32F031G6U6單片機(jī)為核心,采用PWM開關(guān)

2、驅(qū)動方式設(shè)計(jì)了兩款微型高效率壓電陶瓷驅(qū)動電源。
　　本論文設(shè)計(jì)的壓電慣性電機(jī)驅(qū)動電源可產(chǎn)生慣性電機(jī)轉(zhuǎn)動所需的高壓鋸齒波信號。該電源主要由前級12V-100V升壓部分、后級半橋部分和LC低通濾波器部分組成。在驅(qū)動兩路等效電容約為120nF的壓電慣性電機(jī),使用100 Vpp高壓、頻率5kHz、對稱度90％的鋸齒波,驅(qū)動電源的功耗約為2.5W。
　　行波超聲電機(jī)的驅(qū)動信號是兩相相位差為90°的高頻交流信號。設(shè)計(jì)的行波超聲電機(jī)驅(qū)動電

3、源主要由單片機(jī)PWM調(diào)制器、H橋和LLC濾波諧振部分組成。針對目前超聲電機(jī)多種調(diào)速方法的缺點(diǎn),本論文提出一種新的、間歇激勵(lì)的調(diào)速方式,可讓行波電機(jī)工作在步進(jìn)方式,不僅速度調(diào)整范圍寬、線性好,同時(shí)具有定位精度高的特點(diǎn)。對一種自制行波電機(jī)的實(shí)驗(yàn)表明,其最小步進(jìn)角約為0.5×10-3rad,電機(jī)速度可以在6轉(zhuǎn)/秒以下連續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)拖動2個(gè)行波電機(jī)以0.8轉(zhuǎn)/秒空載運(yùn)行時(shí),驅(qū)動電源包括控制器需要的總功率約為1.08W。
　　本論文編寫了基于