超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、超聲電機(jī)作為一種基于壓電原理的微型電機(jī)，不產(chǎn)生電磁干擾，具有低速大轉(zhuǎn)矩的特性。它這一特殊優(yōu)勢(shì)使其成為微型電機(jī)的研究熱點(diǎn)。行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)是一類具有代表性的超聲電機(jī)。由于復(fù)雜的多變量、強(qiáng)耦合和時(shí)變特性，超聲電機(jī)建模復(fù)雜，其優(yōu)良特性的發(fā)揮有賴于驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。本文以實(shí)現(xiàn)超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制為目的，構(gòu)建了超聲電機(jī)仿真模型，分析了驅(qū)動(dòng)電路方案與調(diào)速控制方法，實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了一種驅(qū)動(dòng)控制電路。
　　本文首先構(gòu)建了一種適用于驅(qū)動(dòng)控制研究的仿真

2、模型。仿真模型以兩相驅(qū)動(dòng)電壓和負(fù)載轉(zhuǎn)矩為輸入量，以電機(jī)轉(zhuǎn)速為輸出量，綜合了超聲電機(jī)等效電路模型和解析模型的部分特點(diǎn)，為驅(qū)動(dòng)控制方案的研究提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。
　　超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路由信號(hào)發(fā)生電路、功率放大電路、匹配電路和供電電源四個(gè)部分組成。本文分析了不同功率逆變拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，論證了三相橋式逆變拓?fù)溆糜趦上囹?qū)動(dòng)的可行性；分析了不同匹配電路的功能與特點(diǎn)，給出了串聯(lián)電感匹配、LLCC網(wǎng)絡(luò)匹配的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
　　本文指出了三相橋式逆變

3、電路驅(qū)動(dòng)超聲電機(jī)時(shí)，調(diào)壓、調(diào)頻與調(diào)相與PWM控制信號(hào)的之間的時(shí)序關(guān)系，分析了調(diào)速方法的具體實(shí)現(xiàn)方案；分析了孤極電壓反饋信號(hào)在調(diào)頻、調(diào)壓與調(diào)相過程中的變化規(guī)律，給出了孤極反饋用于頻率跟蹤控制的總體方案。
　　本文最后以FPGA為控制核心設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器。驅(qū)動(dòng)控制器采用三相橋式功率逆變拓?fù)?，LLCC網(wǎng)絡(luò)作為匹配電路，采集孤極電壓反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤。給出了驅(qū)動(dòng)控制器軟硬件設(shè)計(jì)方案，對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證了基本的驅(qū)動(dòng)