基于FPGA數(shù)字化雙超聲電源的研制.pdf

1、纖維素乙醇燃料(Cellulosic biofuels)被認為是最佳的生物質(zhì)燃料，具有廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的纖維素生物質(zhì)壓縮技術(shù)存在明顯的不足，課題組提出了“超聲壓縮生物質(zhì)”這一全新的方案。前期的“單向（僅工具頭振動）超聲壓縮方法”的加工效果存在一些缺陷，本項目提出改進型“雙超聲同步壓縮新方法”，其原理是利用兩個工具頭同時振動實現(xiàn)纖維素生物質(zhì)壓塊的高效壓縮。本文主要對雙超聲振子的諧振特性、數(shù)字超聲電源、雙超聲同步壓縮實驗進行了研究。

2、r>　　(1)首先引出了課題的研究背景和意義，介紹了超聲電源控制領(lǐng)域、頻率跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀，提出了基于FPGA的最大電流法和相位差復(fù)合頻率跟蹤方式實現(xiàn)超聲振子的頻率跟蹤。
　　(2)介紹了雙超聲同步壓縮生物質(zhì)裝置以及壓縮原理，同時分析了雙超聲振子等效模型，并完成相關(guān)雙超聲振子溫度特性和負載特性實驗，最后根據(jù)電源參數(shù)要求確定了數(shù)字超聲電源的總體方案，并分析了電源的每個模塊的功能。
　　(3)詳細介紹了數(shù)字超聲電源主電路硬件系

3、統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括調(diào)功電路（整流濾波、BUCK斬波）、高頻逆變電路、IGBT驅(qū)動模塊、匹配網(wǎng)絡(luò)、保護電路、輔助電源等模塊。重點是對BUCK斬波電路和LC匹配網(wǎng)絡(luò)進行了參數(shù)分析和電路調(diào)試。根據(jù)PCB板的設(shè)計原則設(shè)計了主電路硬件PCB系統(tǒng)。
　　(4)主要對FPGA最小系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)進行了介紹。然后分析了軟件開發(fā)的總體方案，總體步驟是首先完成自定義的WEDM_DC的IP核的搭建，WEDM DC模塊主要包括自動頻率跟蹤模塊、掃頻模塊（自動和手

4、動）、總線模塊、保護模塊、BUCK調(diào)功模塊等，在此基礎(chǔ)上進行基于SOPC的NiosⅡ軟核處理器系統(tǒng)的二次開發(fā)。最后設(shè)計了人性化的觸摸屏界面，實現(xiàn)了觸摸屏和FPGA的通信，觸摸屏可以實時顯示工作過程中電源參數(shù)，提高的電源的智能化程度。
　　(5)本章首先進行了多個振子空載下的頻率跟蹤實驗，驗證了自動頻率跟蹤策略的有效性。之后完成了數(shù)字超聲電源驗證實驗，驗證了本課題提出的雙超聲同步壓縮生物質(zhì)的可行性。完成了雙超聲同步壓縮生物質(zhì)實驗，結(jié)