基于DSP的新型超聲波電源的研究.pdf

1、目前，功率超聲技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有著日益廣泛應(yīng)用，諸如超聲清洗、加工、焊接等。本文在查閱和分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)參考文獻(xiàn)、資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)超聲波電源中存在的頻率跟蹤、功率控制、匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行研究。在電源工作過(guò)程中，由于負(fù)載溫度的變化等原因會(huì)產(chǎn)生諧振頻率的漂移。為保證系統(tǒng)高效工作，設(shè)計(jì)出粗精復(fù)合的頻率跟蹤方案，采用掃頻軟件方法實(shí)現(xiàn)頻率粗跟蹤，采用硬件鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)精跟蹤。這兩種方法的結(jié)合既保證在較寬頻率的變化范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)頻率自動(dòng)跟蹤，又保證跟蹤的

2、快速、準(zhǔn)確。為適應(yīng)負(fù)載變化的要求，采用軟開(kāi)關(guān)的移相脈寬調(diào)制(Phase Shift Pulse Width Modulation，簡(jiǎn)稱(chēng)PS-PWM)方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸出功率連續(xù)可調(diào)。 本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)在分析超聲振動(dòng)系統(tǒng)電聲特性和工作特性的基礎(chǔ)上，建立超聲波電源總體設(shè)計(jì)方案，采用全橋逆變器作為超聲振動(dòng)系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換主電路。(2)換能器振幅和電流之間存在著固定對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用軟開(kāi)關(guān)PS-PWM策略實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。(3)鎖相

3、環(huán)頻率跟蹤的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，使得環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)需要相對(duì)較長(zhǎng)的捕獲時(shí)間及同步過(guò)程；在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，如果負(fù)載變化，可能導(dǎo)致鎖相環(huán)電路失鎖。為此采用粗精復(fù)合的頻率跟蹤方案。(4)建立超聲波電源的主電路，包括整流、濾波、全橋逆變器和匹配網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算其參數(shù)，選擇元器件，實(shí)現(xiàn)超聲頻交流電的輸出。同時(shí)，設(shè)計(jì)檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)等電路。(5)采用DSP芯片代替單片機(jī)，設(shè)計(jì)軟、硬件，實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤和功率調(diào)節(jié)控制，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。(6)設(shè)計(jì)過(guò)流、過(guò)壓及超溫保護(hù)，