检索结果-南通市图书馆

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

超声波电源频率自动跟踪技术的研究

超声波电源频率自动跟踪技术的研究

作者：李庚霄集美大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的不断发展,超声波技术被广泛应用于超声波加工、超声波探测、超声波焊接、超声波清洗等工业领域内,而超声波电源便是必不可少的供能设备,其主要功能是输出高频交流电信号作用于换能器产生机械振动,实现了将电能到机械... 详细信息

随着电力电子技术的不断发展,超声波技术被广泛应用于超声波加工、超声波探测、超声波焊接、超声波清洗等工业领域内,而超声波电源便是必不可少的供能设备,其主要功能是输出高频交流电信号作用于换能器产生机械振动,实现了将电能到机械能的转换。然而换能器在经过较长的工作时间后和处于恶劣的工作环境下,其等效参数会因发热、磨损、老化等多种原因发生改变,从而导致换能器的机械共振频率产生了漂移,造成换能器振动系统的失谐、工作效率降低甚至损坏换能器。为此,本文设计了最大输出功率500W的超声波电源和频率自动跟踪系统,达到实时驱动换能器的同时实现对谐振频率的自动跟踪的目的,从而解决谐振频率漂移的问题。首先,本文基于力电类比法分析了压电换能器等效电路的结构组成,然后使用阻抗分析仪来测量换能器并总结其阻抗特性。对比了不同的谐振频率工作点和匹配电路的优缺点,最后选择串联谐振频率作为工作频率和串联电感的调谐匹配方法。根据换能器的阻抗特性设计了鉴相器电路和电流有效值转换电路来处理采样信号并输出代表相位差、相位关系及电流有效值的电压信号,实现了复合的频率跟踪法,其中为了将鉴相器输出代表相位差的脉冲方波转换为对应占空比的模拟电压,本文使用了GP8101S芯片来实现该功能。其次,根据超声波电源的功能、参数要求,设计和优化了超声波电源的主电路,其结构组成分为六大部分,包括电源输入电路、全桥逆变电路、IGBT驱动电路、高频变压器、换能器等效电路。本文采用IGBT作为全桥逆变电路的功率开关管,同时设计了基于IR2113的IGBT驱动电路和IGBT保护电路,其中保护电路包括RCD吸收缓冲电路、IGBT栅极密勒钳位电路、死区时间形成电路、最小脉冲抑制电路、光耦隔离电路。使用了Saber软件对上述设计的电路进行仿真并分析结果,来验证电路设计的合理性。在控制方面,设计了基于STM32的单片机主控系统,并编写了控制程序来完成超声波电源的驱动和采样信号的处理,从而实现对换能器谐振频率的实时自动跟踪,达到对换能器谐振频率的闭环控制。最后,根据理论设计搭建了超声波电源和频率自动跟踪系统的硬件实验平台,使用了由无源元件组成的等效电路来代替真实的换能器作为负载,通过调整元件参数来模拟真实工况下换能器的谐振漂移,从而实现参数变化的可预见性。将编写的STM32驱动程序与硬件电路结合工作,先对超声电源的功率输出信号进行测试分析,再对频率自动跟踪系统在不同的等效电路参数下的工作性能进行测试并验证是否符合设计预期。

关键词：频率自动跟踪超声波电源换能器 STM32

基于Labview的超声波发生器频率自动跟踪技术研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于Labview的超声波发生器频率自动跟踪技术研究

作者：张雄伟中北大学

学位级别：硕士

功率超声加工是一种近年来应用广泛的先进加工方法,该方法对加工精度和输出功率的要求越来越高,超声波发生器作为超声加工的重要组成部分,直接决定振动的效果和加工的质量。由于负载和外界环境的变化,导致超声波发生器的输出频率和压电... 详细信息

功率超声加工是一种近年来应用广泛的先进加工方法,该方法对加工精度和输出功率的要求越来越高,超声波发生器作为超声加工的重要组成部分,直接决定振动的效果和加工的质量。由于负载和外界环境的变化,导致超声波发生器的输出频率和压电换能器谐振频率不匹配,从而影响超声加工质量。针对超声加工过程中压电换能器的频率漂移现象,本文以STM32为控制核心设计了基于Labview的超声波发生器频率自动跟踪系统,主要研究内容如下:（1）对超声波发生器的负载进行分析和匹配研究。将压电换能器进行等效电路特性分析,通过对串联谐振点和并联谐振点的机电特性进行分析计算,将并联谐振点作为超声波发生器的驱动频率点,并根据几种常见的匹配形式,确定了串联电感匹配。（2）对超声波发生器的主电路进行原理介绍和设计分析。主要对整流调压模块、Buck斩波模块和高频逆变模块的原理进行阐述,根据其原理对主电路的三大模块进行参数设计以及器件选型。（3）对超声波发生器跟踪电路的硬件和软件进行设计。首先介绍跟踪电路常用的主控芯片,根据需求确定主控芯片为STM32,然后对跟踪电路进行总体设计,通过采集回来的电压、电流信号判断换能器的工作状态,同时编译了频率自动跟踪主程序和子程序,设计了界面简洁的人机交互界面。（4）在Matlab/Simulink中搭建超声波发生器主电路仿真模型,验证主电路结构设计的合理性。针对跟踪电路中的PWM调制技术,建立DDS仿真模型,并进行PWM模块测试。利用Labview设计的人机交互界面,对整个系统进行调试测试。最后搭建超声波发生器的电路实验平台,在实验室中进行输出测试,并分析输出波形。

关键词：超声加工超声波发生器频率自动跟踪 STM32 谐振

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于电流和相位差的超声换能器频率自动跟踪

应用声学 2016年第3期35卷 189-194页

作者：左传勇杨明李世阳上海交通大学仪器科学与工程系上海200240

为了提高超声换能器频率跟踪的稳定性,通过对最小电流法和相位差法的原理和应用范围进行分析,提出了基于最小电流和相位差法相结合的并联谐振频率跟踪策略,该策略主要思想是将最小电流法运用于换能器空载阶段,相位差法运用于带载阶段,... 详细信息

为了提高超声换能器频率跟踪的稳定性,通过对最小电流法和相位差法的原理和应用范围进行分析,提出了基于最小电流和相位差法相结合的并联谐振频率跟踪策略,该策略主要思想是将最小电流法运用于换能器空载阶段,相位差法运用于带载阶段,并且带载时的起始驱动频率取为空载阶段跟踪到的并联谐振频率。由此对最小电流法和相位差法这两种跟踪方法进行取长补短。基于该跟踪策略对换能器在不同负载下进行了实验,结果表明该策略可以快速地跟踪到换能器的并联谐振频率,并且工作稳定。

关键词：频率自动跟踪并联谐振频率最小电流法相位差法多峰性 PI算法

PI调节逆变式IGBT感应加热电源频率自动跟踪技术

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

电力电子技术 2003年第2期37卷 12-14页

作者：赵晶齐铂金张伟吴红杰北京航空航天大学北京100083

针对感应加热过程中谐振频率不断变化的问题 ,采用以SG35 2 5A为核心的感应加热电源 ,检测电源输出电压与输出电流之间的相位差大小 ,并以此信号作为PI调节的输入 ,通过该调节器控制感应加热电源的工作频率 ,实现了系统谐振频率的自动... 详细信息

针对感应加热过程中谐振频率不断变化的问题 ,采用以SG35 2 5A为核心的感应加热电源 ,检测电源输出电压与输出电流之间的相位差大小 ,并以此信号作为PI调节的输入 ,通过该调节器控制感应加热电源的工作频率 ,实现了系统谐振频率的自动跟踪。该方法具有跟随速度快、频率跟踪准确、电路设计简单、工作可靠等优点。对上述方法的原理、电路设计以及实验结果等做了详细的分析和介绍。

关键词： PI调节逆变式IGBT感应加热电源频率自动跟踪感应加热

基于Multisim10.1频率自动跟踪锁相环电路的仿真分析

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

实验室研究与探索 2014年第6期33卷 86-89页

作者：侯卫周向兵河南大学物理与电子学院河南开封475004

利用Multisim10.1软件对高频电路频率自动跟踪锁相环进行了仿真分析;通过改变电阻大小调整振荡波形的脉冲宽度,调整积分电路的电容大小能找出最佳锁相范围的数值大小,改变电容大小调整波形是否同步和改变信源的频率找同步范围,从而实现... 详细信息

利用Multisim10.1软件对高频电路频率自动跟踪锁相环进行了仿真分析;通过改变电阻大小调整振荡波形的脉冲宽度,调整积分电路的电容大小能找出最佳锁相范围的数值大小,改变电容大小调整波形是否同步和改变信源的频率找同步范围,从而实现频率自动追踪。仿真结果与实际理论相吻合,虚拟仿真实例的结论证明了将Multisim10.1合理引入到高频电路实验教学后,能将一些抽象、枯燥的电子线路理论教学变得具体和生动,有利于提高电子线路理论课的教学质量。

关键词：频率自动跟踪高频电路锁相环仿真

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于模糊控制的超声理疗仪频率自动跟踪技术

电力电子技术 2016年第1期50卷 81-83页

作者：张一帆屈惠明顾华东陈瑞涛南京理工大学江苏南京210094 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

针对超声理疗仪中压电超声换能器谐振频率漂移问题,提出了一种频率自动跟踪技术。该技术以模糊控制器为核心,通过比较计算超声换能器两端电压、电流信号的相位差,实时调整超声理疗仪DDS信号发生器的输出频率,保证超声换能器始终工作在... 详细信息

针对超声理疗仪中压电超声换能器谐振频率漂移问题,提出了一种频率自动跟踪技术。该技术以模糊控制器为核心,通过比较计算超声换能器两端电压、电流信号的相位差,实时调整超声理疗仪DDS信号发生器的输出频率,保证超声换能器始终工作在谐振点上。测试表明,基于模糊控制的频率自动跟踪技术跟踪准确,超声理疗仪的工作效率得到了提高,输出超声强度可达3 W。

关键词：频率自动跟踪模糊控制超声理疗仪

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

新型频率自动跟踪可重构天线设计

无线电工程 2022年第8期52卷 1416-1421页

作者：石真宇陈星四川大学电子信息学院四川成都610065

针对无线通信等领域对频率切换和频率自动跟踪的应用需求,设计了一款新型可重构天线。该天线由矩形贴片天线和2片寄生矩形金属条组成,在矩形贴片天线和寄生金属条之间焊接了6只PIN二极管,控制6只PIN二极管的导通和关断状态实现天线在2.1... 详细信息

针对无线通信等领域对频率切换和频率自动跟踪的应用需求,设计了一款新型可重构天线。该天线由矩形贴片天线和2片寄生矩形金属条组成,在矩形贴片天线和寄生金属条之间焊接了6只PIN二极管,控制6只PIN二极管的导通和关断状态实现天线在2.17 GHz和2.54 GHz工作频点之间切换,实现天线频率可重构。一旦发射端频率发生改变,该天线的频率跟踪控制器利用检波器实时检测天线接收功率值,并通过功率阈值判断发射频率变化,实时改变天线工作频率实现频率自动跟踪。介绍了天线结构和频率跟踪控制器设计,加工制作了该可重构天线样品,实验测试验证了该天线的频率切换和频率自动跟踪功能。

关键词：频率可重构天线 PIN二极管频率自动跟踪微控制器

基于Fuzzy-PID的超声电源频率自动跟踪算法设计与实现

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于Fuzzy-PID的超声电源频率自动跟踪算法设计与实现

作者：徐郎特上海交通大学

学位级别：硕士

超声换能器设备凭借着自身优势在现代工业及生活中有着极为普遍的应用场景,比如:超声切割、超声焊接、超声清洗等。超声换能器的工作过程中,通常为了获得更高的输出功率从而提高效率,必须使得换能器振动系统在整个工作过程中维持在谐振... 详细信息

超声换能器设备凭借着自身优势在现代工业及生活中有着极为普遍的应用场景,比如:超声切割、超声焊接、超声清洗等。超声换能器的工作过程中,通常为了获得更高的输出功率从而提高效率,必须使得换能器振动系统在整个工作过程中维持在谐振状态,即要求换能器驱动电源的驱动频率和超声换能器自身的谐振频率保持一致。然而在实际生产或者是工业过程中,换能器工作环境温度的波动、换能器磨损等等其他因素,都会致使超声换能器自身谐振频率在一定程度上发生漂移;同时,过大的过冲电流、过长的响应时间以及较长的硬件设计周期也是亟待解决的问题。因此如何从软件上快速、准确地实现自动跟踪谐振频率,从硬件上缩短设计周期是超声换能器研究工作的核心。本文从频率自动跟踪角度出发,以STM32微控制器为主控核心,结合Alter公司FPGA（现场可编程门阵列器件）开发板,设计并分别从软硬件角度验证了超声换能器的Fuzzy-PID频率自动跟踪算法的优越性。本文的研究内容主要包括:1.讨论研究了超声换能器在谐振频率点附近的阻抗性能,确定了换能器闭环控制的反馈信号量;对现有换能器频率跟踪原理和换能器多峰值进一步分析,确定了基于最小电流和基于电压电流相位差相结合的频率自动跟踪方案,使得整体的软件架构具有通用性,能够对不同换能器进行频率自动跟踪。2.针对现有换能器频率跟踪算法存在的不足,设计了Fuzzy-PID频率自动跟踪算法,利用模糊算法和增量式PID算法的综合控制策略,减小了冲击电流,并且从软件上实现了频率自动跟踪的快速、准确跟踪。3.针对现有换能器瞬间冲击电流过大的问题,利用MATLAB的工具箱设计了本文所需的模糊控制器,选取二维模型,针对性地将反馈电流、电流变化率设置成模糊控制器输入量,降低了换能器启动时过大的冲击电流,防止换能器由于过大的瞬间电流而受损。4.利用FPGA设计并产生两路对称PWM波,充分利用现场可编程门阵列器件自身的优点,从硬件上高度加强了系统的可扩展性,缩短了系统硬件的设计和修改周期。5.搭建了换能器频率自动跟踪系统的实验平台并进行了调试,验证了Fuzzy-PID算法的优越性和FPGA电路的有效性。实验结果表明,与传统的PID控制相比,Fuzzy-PID综合控制策略可以减小过冲电流,缩短整个系统到达谐振的时间;从速度和准确性两个角度保证了整个频率自动跟踪的过程。除此之外,FPGA的引入使得PWM波这个模块硬件设计的可扩展性得到了很大程度上的提升,同时也极大程度上减短了硬件架构的设计和更改周期。

关键词：超声换能器 Fuzzy-PID控制频率自动跟踪 FPGA

基于频率自动跟踪与振幅恒定控制的超声电源的研制

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于频率自动跟踪与振幅恒定控制的超声电源的研制

作者：唐新星北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：近年来,随着电子技术的飞速发展,超声技术得到了迅速的发展并被广泛应用。尤其是在超声加工方面,大功率超声技术的应用越来越广。不断提高的应用要求,反过来又促进了对超声电源研究的不断深入。实现频率自动跟踪和振幅恒定控制是... 详细信息

摘要：近年来,随着电子技术的飞速发展,超声技术得到了迅速的发展并被广泛应用。尤其是在超声加工方面,大功率超声技术的应用越来越广。不断提高的应用要求,反过来又促进了对超声电源研究的不断深入。实现频率自动跟踪和振幅恒定控制是超声电源的两个关键技术,各个研究者都在不断对其进行深入研究与改善。本文针对超声电源的频率自动跟踪、振幅恒定控制等关键技术,基于ARM Cortex-M3架构嵌入式微处理器STM32研制了一套智能化大功率超声电源。主要研究内容包括：(1)根据超声换能器的等效电路特性,分析了超声换能器的多峰值性和相位特性,提出了基于电流法和相位控制法相结合的频率自动跟踪方案,该方案既能在换能器开始工作前对换能器的谐振频率进行自动搜索,使得电源能自动适配具有不同谐振频率的换能器进行工作,还能对换能器在工作过程中发生的谐振频率漂移进行精确跟踪;同时基于换能器回路中电流有效值与换能器输出振幅的关系,设计了将换能器回路中电流有效值作为反馈信号来调节电源输出功率的方法,实现振幅恒定控制;(2)建立了超声电源主电路结构,并分别对整流、功率调节、逆变、匹配、反馈等进行了深入的分析。通过在整流环节使用Buck斩波器解决电源输出功率可调的问题;使用基于DDS技术的PWM波形发生器、基于RC延时电路的死区时间形成电路以及IR2110驱动芯片共同实现对全桥逆变电路的驱动,产生频率可高精度调节的交流信号来驱动换能器工作,该逆变部分的设计使控制器执行简单的步骤就能进行快速、高精度地频率自动跟踪;在反馈系统中根据反馈控制方案所改进的相位检测电路能极大简化控制器的软件设计,极大提升频率跟踪的速度;(3)根据超声电源的工作特点设计了控制系统软件程序,包括频率自动跟踪控制程序和振幅恒定控制程序,具体实现了控制思想。为了实现既快速又精确的控制,设计了变步长的控制策略。由于对各硬件部分的电路进行了优化设计,软件结构变得简单,使控制更加稳定;(4)基于理论设计完成了超声电源硬件的制作和软件的编写,进行了大量实验调试。并在实验过程中对不断发现的问题进行了理论研究与实践测试。实验结果表明,本文研制的大功率超声电源可使换能系统快速、准确地工作在谐振状态,振动过程稳定,所设计的软硬件系统较好实现了预期功能。

关键词：超声电源电流法相位控制法频率自动跟踪振幅恒定控制