基于DSP的新型超聲波電源的研究.pdf

1、目前，功率超聲技術在工業(yè)領域有著日益廣泛應用，諸如超聲清洗、加工、焊接等。本文在查閱和分析國內外有關參考文獻、資料的基礎上，針對超聲波電源中存在的頻率跟蹤、功率控制、匹配網(wǎng)絡設計等問題進行研究。在電源工作過程中，由于負載溫度的變化等原因會產(chǎn)生諧振頻率的漂移。為保證系統(tǒng)高效工作，設計出粗精復合的頻率跟蹤方案，采用掃頻軟件方法實現(xiàn)頻率粗跟蹤，采用硬件鎖相環(huán)實現(xiàn)精跟蹤。這兩種方法的結合既保證在較寬頻率的變化范圍內實現(xiàn)頻率自動跟蹤，又保證跟蹤的

2、快速、準確。為適應負載變化的要求，采用軟開關的移相脈寬調制(Phase Shift Pulse Width Modulation，簡稱PS-PWM)方法，實現(xiàn)系統(tǒng)的輸出功率連續(xù)可調。 本文的主要研究內容包括：(1)在分析超聲振動系統(tǒng)電聲特性和工作特性的基礎上，建立超聲波電源總體設計方案，采用全橋逆變器作為超聲振動系統(tǒng)的功率轉換主電路。(2)換能器振幅和電流之間存在著固定對應關系，采用軟開關PS-PWM策略實現(xiàn)功率調節(jié)。(3)鎖相

3、環(huán)頻率跟蹤的過渡過程時間長，使得環(huán)路進入鎖定狀態(tài)需要相對較長的捕獲時間及同步過程；在穩(wěn)態(tài)工作時，如果負載變化，可能導致鎖相環(huán)電路失鎖。為此采用粗精復合的頻率跟蹤方案。(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，計算其參數(shù)，選擇元器件，實現(xiàn)超聲頻交流電的輸出。同時，設計檢測、驅動和保護等電路。(5)采用DSP芯片代替單片機，設計軟、硬件，實現(xiàn)頻率跟蹤和功率調節(jié)控制，提高系統(tǒng)的實時性。(6)設計過流、過壓及超溫保護，