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(rèn)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(dòng)）超聲壓縮方法”的加工效果存在一些缺陷，本項(xiàng)目提出改進(jìn)型“雙超聲同步壓縮新方法”，其原理是利用兩個(gè)工具頭同時(shí)振動(dòng)實(shí)現(xiàn)纖維素生物質(zhì)壓塊的高效壓縮。本文主要對(duì)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(shí)驗(yàn)進(jìn)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(shí)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(shí)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(fù)載特性實(shí)驗(yàn)，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(gè)模塊的功能。
　　(3)詳細(xì)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(dòng)模塊、匹配網(wǎng)絡(luò)、保護(hù)電路、輔助電源等模塊。重點(diǎn)是對(duì)BUCK斬波電路和LC匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了參數(shù)分析和電路調(diào)試。根據(jù)PCB板的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)了主電路硬件PCB系統(tǒng)。
　　(4)主要對(duì)FPGA最小系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹。然后分析了軟件開(kāi)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(dòng)頻率跟蹤模塊、掃頻模塊（自動(dòng)和手

4、動(dòng)）、總線模塊、保護(hù)模塊、BUCK調(diào)功模塊等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基于SOPC的NiosⅡ軟核處理器系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)。最后設(shè)計(jì)了人性化的觸摸屏界面，實(shí)現(xiàn)了觸摸屏和FPGA的通信，觸摸屏可以實(shí)時(shí)顯示工作過(guò)程中電源參數(shù)，提高的電源的智能化程度。
　　(5)本章首先進(jìn)行了多個(gè)振子空載下的頻率跟蹤實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了自動(dòng)頻率跟蹤策略的有效性。之后完成了數(shù)字超聲電源驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，結(jié)