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基于DSP的超声波电源系统研究

作　者: 薛嘉
导　师: 葛红娟
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 超声波电源频率跟踪压电换能器数字控制谐振
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 63次
引　用: 3次
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内容摘要

随着国民经济的不断发展,超声技术在各行各业中得到越来越广泛的应用。其中,作为功率超声领域中一个十分重要的应用——超声波清洗,由于它的诸多优点,也正在工农业生产和日常生活中发挥越来越重要的作用。超声波清洗机主要由三部分组成,即超声波电源,超声波换能器和清洗槽。近年来,由于数字控制技术的迅速发展,电力电子装置的数字控制的发展前景十分看好。因此,对数字控制的超声波电源的研究具有重要的实际应用价值。本文在对压电换能器的阻抗特性进行详细分析的基础上,通过设计匹配电路参数,实现了压电换能器模拟负载的良好匹配。建立了数字控制的超声波电源系统的仿真模型,并利用SABER软件对设计的系统进行了仿真分析,给出了仿真结果。在理论分析和仿真分析的基础上,研制了基于TI公司TMS320LF2407型DSP控制的超声波电源系统,介绍了系统硬件电路的原理与研制过程和系统软件的设计过程。本文最后进行了实验研究,给出了超声波电源系统的相关实验波形和数据,实验结果表明系统可带一定范围的负载,较好地实现了谐振。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-18
  1.1 超声技术的发展  11-12
  1.2 超声清洗的原理与应用  12-15
    1.2.1 超声清洗的原理  12-13
    1.2.2 超声清洗的应用  13-15
  1.3 超声波电源的研究现状与发展趋势  15-16
  1.4 本文的主要内容和意义  16-18
    1.4.1 本文的主要内容  16-17
    1.4.2 本文的意义  17-18
第二章超声波换能器的相关概念  18-29
  2.1 换能器概述  18-19
  2.2 调谐匹配  19-21
    2.2.1 串联谐振频率  19-20
    2.2.2 并联谐振频率  20-21
    2.2.3 谐振频率的选择  21
  2.3 阻抗匹配  21-22
  2.4 常用的控制方式  22-25
    2.4.1 电流控制  22-23
    2.4.2 功率控制  23-24
    2.4.3 相位控制  24-25
  2.5 本系统方案的确定  25-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章超声波电源系统仿真分析  29-36
  3.1 换能器阻抗特性仿真分析  29
  3.2 超声波电源系统的仿真模型  29-31
    3.2.1 系统主电路仿真模型  30
    3.2.2 鉴相电路仿真模型  30-31
    3.2.3 驱动电路仿真模型  31
  3.3 超声波电源系统的仿真分析  31-35
    3.3.1 换能器等效电路仿真波形  31-33
    3.3.2 鉴相电路仿真波形  33-34
    3.3.3 模拟负载仿真波形  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章超声波电源系统的实现  36-49
  4.1 超声波电源系统硬件  36-45
    4.1.1 主电路及吸收电路  36
    4.1.2 采样鉴相电路  36-38
    4.1.3 驱动电路  38-39
    4.1.4 谐振电感  39-41
    4.1.5 变压器  41-43
    4.1.6 控制电路  43-45
  4.2 超声波电源系统的软件  45-48
    4.2.1 DSP 主程序  46-47
    4.2.2 DSP 中断服务程序  47-48
  4.3 本章小结  48-49
第五章实验结果与分析  49-56
  5.1 模拟负载实验  49-51
    5.1.1 驱动电路实验  49
    5.1.2 功率电路实验  49-50
    5.1.3 采样鉴相电路实验  50-51
  5.2 动态负载实验  51-54
    5.2.1 功率电路实验  51-53
    5.2.2 采样鉴相电路实验  53-54
  5.3 实验数据  54-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章全文总结与展望  56-57
  6.1 本文的主要工作  56
  6.2 存在的问题及进一步工作  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
在学期间的研究成果及发表的学术论文  61

基于DSP的超声波电源系统研究

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