基于FPGA的雙超聲振子壓縮驅(qū)動電源系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、纖維素燃料能源是屬于新能源的一種，可以通過農(nóng)作物秸稈經(jīng)過粉碎與壓縮得到，可以彌補我國能源緊張的局面，化解我國能源需求緊張的危機，不但符合當(dāng)今社會發(fā)展的需求，而且還可以大大降低我國大氣污染指數(shù)。本課題意識到傳統(tǒng)的壓縮成型環(huán)節(jié)技術(shù)不夠完善，壓縮出來的生物質(zhì)壓塊體積過大，導(dǎo)致運輸和儲存成本過高，于是提出利用一臺超聲電源同時驅(qū)動兩個性能參數(shù)相同或相近的超聲振子，其中一個可以移動的，另一個固定在工作臺。利用工作臺與工具頭同步振動的雙超聲振子壓縮系

2、統(tǒng)，以減小壓塊的體積。此壓縮系統(tǒng)的研究包括以下內(nèi)容:
　　首先本論文在對超聲波電源的工作原理進行充分分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計以FPGA為控制核心的雙超聲振子壓縮驅(qū)動電源總體方案，對電源各個模塊進行做了詳細的設(shè)計，確定了以電流和相位組合頻率跟蹤法作為本課題的雙超聲振子壓縮驅(qū)動電源的頻率跟蹤方法。
　　其次本論文在確定雙超聲振子壓縮驅(qū)動電源總體方案的基礎(chǔ)上，確定了超聲電源的匹配網(wǎng)絡(luò)并對所選用的串聯(lián)匹配網(wǎng)絡(luò)做了詳盡的說明。對電源的輸出高

3、頻變壓器進行了詳細的參數(shù)設(shè)計以及其繞制做了詳細的介紹。然后對驅(qū)動電源在調(diào)試過程所需的動態(tài)電感進行詳盡的設(shè)計。
　　最后本論文對雙超聲振子壓縮驅(qū)動電源控制電路進行了詳細的介紹，確定了變步長電流最大值掃頻思想和相位差原理頻率自動跟蹤方案。還有對A/D采樣模塊、輸出功率調(diào)節(jié)模塊等FPGA硬件模塊進行詳細的設(shè)計。完成了人機交互界面系統(tǒng)設(shè)計，其中包括人機界面和通信協(xié)議。然后在對FPGA核心板進行二次開發(fā)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建NiosⅡ軟核及SOPC

4、系統(tǒng)，使觸摸屏與FPGA之間能進行良好的通信。接著對驅(qū)動電源各個模塊進行PCB板設(shè)計并進行裝箱，最后通過壓縮裝置對電源進行檢驗。第一，分別在無超聲、單超聲與雙超聲的情況下，對不同壓縮時間壓縮得到生物質(zhì)壓塊的體積大小進行對比;第二，在不同壓縮時間與輸入電壓下，雙超聲對壓塊的體積的影響。最后對工藝參數(shù)進行正交實驗。實驗結(jié)果證明了雙超聲對減少生物質(zhì)壓塊體積有很大作用，進而證實了一臺超聲電源能良好地驅(qū)動兩個超聲振子，其運行狀態(tài)和頻率自動跟蹤效果