高壓壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)研究.pdf

1、壓電陶瓷具有的正逆壓電效應(yīng)，使得壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)技術(shù)在近些年的微驅(qū)動(dòng)定位領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。精密的微位移定位要求壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器具有低紋波、高頻響和快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，因此壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的研究成為微位移定位系統(tǒng)中的關(guān)鍵任務(wù)之一。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器大多采用線性電源驅(qū)動(dòng)方式，普遍存在損耗大、體積大、功率低等問(wèn)題，為克服上述缺陷并結(jié)合特定的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器要求，本文采用PWM驅(qū)動(dòng)方式，提出了前級(jí)DC/DC升壓和后級(jí)DC/AC逆變的兩級(jí)式驅(qū)

2、動(dòng)方案，設(shè)計(jì)了帶有直流偏置可連續(xù)調(diào)頻調(diào)幅的正弦波壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源。
　　壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器首先通過(guò)前級(jí)電路將直流30V~42V升壓至380V，逆變后產(chǎn)生峰值為300V的正弦波，再與前級(jí)輸出的隔離直流電壓相疊加產(chǎn)生帶直流偏置的正弦波。
　　針對(duì)電池供電系統(tǒng)，本文研究一種具有較高升壓比和低紋波輸入電流的升壓DC/DC變換器，該變換器基于交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)和有源箝位電路，不僅可以吸收開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)變壓器漏感引起的電壓尖峰，而且能夠在寬范圍輸入

3、電壓和負(fù)載變化情況下實(shí)現(xiàn)高頻開(kāi)關(guān)管的ZVS，減小器件的體積和重量，保持變換器較高效率。輔助開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形與主開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形完全互補(bǔ)，不需要添加額外的驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行。論文詳細(xì)分析升壓DC/DC變換器的工作模態(tài)和工作原理，研究緩沖電路環(huán)節(jié)的分析設(shè)計(jì)和軟開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)條件，并給出電路參數(shù)計(jì)算過(guò)程。對(duì)升壓變換器控制方法進(jìn)行深入研究，采用狀態(tài)空間平均法建立升壓變換器的小信號(hào)模型，設(shè)計(jì)PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，在此基礎(chǔ)上建立仿真模型，對(duì)控制方法進(jìn)行驗(yàn)證

4、。
　　后級(jí)采用全橋逆變拓?fù)?，雙極性SPWM控制策略。建立逆變器的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)電壓平均值和電壓瞬時(shí)值雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證輸出電壓低畸變率、高正弦度和較高的輸出精度，逆變器輸出的正弦波與前級(jí)電路輸出的隔離直流電壓相疊加用于驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷，利用PSIM軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。
　　基于理論分析和仿真驗(yàn)證，采用TMS320F2812數(shù)字控制芯片，設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件程序，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)硬件電路設(shè)計(jì)。繪制PCB板搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)