超声波电机（Utrasonic Motor简称USM）是一种新型的微特电机，有别于传统的电磁电机。在本文引言中，说明了USM与传统电磁电机相比的主要优点、基本组成及应用前景，同时说明了开展专用USM的驱动电路研究工作的背景及主要工作内容，作者要完成设计、样品加工及应用三部分工作等，此论文就是这三部分研究工作的总结。首先，根据对驱动电路的要求，结合国内外传统压电马达驱动电路的系统方案，设计出专用超声波电机的驱动电路的系统方案。在本方案中增加了位置检测与归零单元，去掉了频率跟踪单元，采用DSP作为控制单元，整合了电机驱动信号产生、电机选择与启动、位置检测信号处理和特殊信号译码等功能，有利于电路小型化和稳定性。方案具有新颖和独特性。其次，详细介绍了利用仿真与实际调试相结合的方法，完成了推挽逆变电路及升压脉冲变压器的工程设计和调试，着重解决了浪涌及功率开关管保护等问题，注意了变压器绕制工艺与漏感的关系。采用DSP芯片实现了多种控制和软、硬件结合，给出了用C语言编写的程序，重点解决了程序的调试与抗干扰问题。采用独特的数字编码方法，实现了位置检测的结构设计，完成了性能初步调试以及与DSP组成闭环系统，消除电机不断步进引起的空间位置上的积累误差，实现了电机步进误差归零的技术要求。设计了电路工程板图，完成了样机两台的加工和调试工作，与超声波电机进行了匹配调试实验，重点解决了阻抗匹配问题，达到了驱动电路的设计指标，实现了设计、加工、匹配调试三解工作的基本，aCn.coinal最后，根据前一段工作，提出了一些今后工作的意见，特别是工程应用化与集成化方面的研究想法。关键词：超声波电机，驱动电路，DSP，脉冲变压器，位置检测与归等
上传时间： 2022-06-18
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超声波电源广泛应用于超声波加工、诊断、清洗等领域，其负载超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声换能器是一种容性负载，因此换能器与发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输出方波存在的高次谐波成分，因此应用较为广泛。但是环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐振频率发生漂移，使谐振系统失谐。传统的解决办法就是频率跟踪，但是频率跟踪只能保证系统整体电压电流同频同相，由于工作频率改变了而匹配电感不变，此时换能器内部动态支路工作在非谐振状态，导致换能器功率损耗和发热，致使输出能量大幅度下降甚至停振，在实际应用中受到限制。所以，在跟踪谐振点调节逆变器开关频率的同时应改变匹配电感才能使谐振系统工作在最高效能状态。针对按固定谐振点匹配超声波换能器电感参数存在的缺点，本文应用耦合振荡法对换能器的匹配电感和耦合频率之间的关系建立数学模型，证实了匹配电感随谐振频率变化的规律。给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系动态选择换能器匹配电感的方法。经过分析比较，选择了基于磁通控制原理的可控电抗器作为匹配电感，通过改变电抗控制度调节电抗值。并给出了实现这一方案的电路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812为核心设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明基于磁通控制的可控电抗器可以实现电抗值随电抗控制度线性无级可调，由于该电抗器输出正弦波，理论上没有谐波污染。具体采用复合控制策略，稳态时，换能器工作在DPLL锁定频率上；动态时，逐步修改匹配电抗大小，搜索输出电流的最大值，再结合DPLL锁定该频率。配合PS-PWM可实现功率连续可调。该超声波换能系统能够有效的跟随最大电流输出频率，即使频率发生漂移系统仍能保持工作在最佳状态，具有实际应用价值。
上传时间： 2022-06-18
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为了满足一些重要用电设备的连续供电，对电网供电提出了更高的要求。为此，引入一种新型UPS是不间断电源（uninterruptible power system）的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。UPS先将交流电直流成直流电，一路给蓄电池充电，一路经逆变器变成恒压恒频的交流电，不论是市电供电还是断电由电池供电，总是通过逆变系统提供电力，因而市电停电或来电时无任何转换间断，市电的干扰也完全不影响到UPS的输出端，另外，UPS提供的电力为纯净的正弦波交流电，适用的负载范围宽，可以为多种精密用电设备提供稳定的不间断电源，此外，UPS的优点还在于它的零转换时间以及高质量的输出电源品质，因此它更适合于一些关键性的应用场合.UPS由于其工作方式是先对电池充电，然后再由逆变器将电池的电能逆变成交流，因此在电能的转化过程中有一部分电能将被损失掉。电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog（模拟）电子技术和Digital（数字）电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换。现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
标签： UPS电源
上传时间： 2022-06-19
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IGBT驱动保护电路作为变频器主回路和控制回路之间的接口电路，具有承接前后作用.设计好驱动保护电路对于变频器正常工作起着举足轻重的作用，死区补偿对改善变频器输出电压波形，减小输出电流谐波含量具有重要意义.本文在详细分析IGBT的结构和工作特性的基础上，以HCPL316为核心设计了一套完整的IGBT驱动保护电路，该电路具有较强驱动能力，适用于驱动中小容量的IGBT：能够对IGBT过电流、过电压提供保护，针对不同型号1GBT的开关特性，可调节适合的死区时间，防止逆变电路桥臂直通，仿真和实验证明，该驱动保护电路可以对变频器提供可靠的过流、过压保护功能；通过调节死区可调电阻，设置适合的死区时间，保证了变频器中IGBT安全可靠运行.为了减小IGBT驱动电路中产生的死区效应，本文采用基于功率因数角预测方法进行死区补偿，该方法首先通过对功率因数角的计算，确定电流矢量在三相静止坐标系中所处的位置，进而判断输出电流方向，调节IGBT控制脉冲宽度以补偿变频器死区时间，减少变频器的输出电流语波，降低电动机噪声，延长电机寿命，该方法易于软件实现、具有补偿精确等优点.在变频器控制单元中，基于常用SVPWM软件基础上，编写了功率因数角预测死区补偿算法.通过对变频器死区补偿前后的试验，证明了本文所提方法的正确性和有效性.
上传时间： 2022-06-19
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本文以超音频串联谐振式感应加热电源为研究对象，应用锁相环和PID技术，采用数字信号处理器（DSP）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）联合控制的数字化技术实现感应加热电源的频率跟踪和0~1800自由移相调功，为感应加热电源系统的数字化、信息化、柔性化、智能化控制提供了优质、可靠的技术基础。论文首先介绍了感应加热的基本原理及感应加热技术的发展动态。然后通过对感应加热电源中的主电路拓扑进行分析，比较串联谱振逆变电路与并联谐振逆变电路的优缺点，选择了更适合超音频感应加热电源的串联语振主电路。在确定了设计方案后，详细分析了电源的主电路结构并进行了系统各组成部分器件的参数计算和选取。通过对锁相环原理进行了分析，提出一种基于DSP的数字锁相环（DPLL）的实现方法。论文在分析和对比了感应加热电源的各种调功方式后，选择了移相调功对感应加热电源进行恒流调节。通过两种硬件方案的对比，确定了一种最佳方案，实现了基准臂与移相臂之间移相角的数字控制信号的产生。论文搭建了以TMS320LF2407A为控制核心的硬件控制平台。包括了采样电路、保护电路、驱动电路、显示电路等外围电路。在此基础上编制了系统的程序，完成了样机，并对其进行了整机联调，给出了电源的实测波形。实验结果证明基于DSP的DPLL完全可以胜任超音频的频率跟踪，系统硬件电路可靠，程序运行良好。
上传时间： 2022-06-19
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在一般较低性能的三相电压源逆变器中， 各种与电流相关的性能控制， 通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。同时， 这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT 实现过流保护等功能。因此在这种逆变器中， 对IGBT 驱动电路的要求相对比较简单， 成本也比较低。这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。这里主要针对TLP250 做一介绍。TLP250 包含一个GaAlAs 光发射二极管和一个集成光探测器， 8脚双列封装结构。适合于IGBT 或电力MOSFET 栅极驱动电路。图2为TLP250 的内部结构简图， 表1 给出了其工作时的真值表。TLP250 的典型特征如下：1） 输入阈值电流（ IF） ： 5 mA（ 最大） ；2） 电源电流（ ICC） ： 11 mA（ 最大） ；3） 电源电压（ VCC） ： 10～ 35 V；4） 输出电流（ IO） ： ± 0.5 A（ 最小） ；5） 开关时间（ tPLH /tPHL ） ： 0.5 μ（ s 最 大 ） ；6） 隔离电压： 2500 Vpms（最小）。表2 给出了TLP250 的开关特性，表3 给出了TLP250 的推荐工作条件。注： 使 用 TLP250 时 应 在 管 脚 8和 5 间 连 接 一 个 0.1 μ的 F 陶 瓷 电 容 来稳定高增益线性放大器的工作， 提供的旁路作用失效会损坏开关性能， 电容和光耦之间的引线长度不应超过1 cm。图3 和图4 给出了TLP250 的两种典型的应用电路。
标签： igbt
上传时间： 2022-06-20
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目前以IGBT为开关器件的串联谐振感应加热电源在大功率和高频下的研究是一个热点和难点，为弥补采用模拟电路搭建而成的控制系统的不足，对感应加热电源数字化控制研究是必然趋势。本文以串联谐振型感应加热电源为研究对象，采用T公司的TMS320F2812为控制芯片实现电源控制系统的数字化。首先分析了串联诺振型感应加热电源的负载特性和调功方式，确定了采用相控整流调功控制方式，接着分析了串联诺振逆变器在感性和容性状态下的工作过程确定了系统安全可靠的运行状态。本文设计了电源主电路参数并在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了整个系统，仿真分析了串联谱振型感应加热电源的半压启动模式及锁相环频率跟踪能力和功率调节控制。针对感应加热电源的数字控制系统，在讨论了晶闸管相控触发和锁相环的工作原理及研究现状下详细地分析了本课题基于DSP晶闸管相控脉冲数字触发和数字锁相环（DPL）的实现，得出它们各自的优越性，同时分析了感应加热电源的功率控制策略，得出了采用数字PI积分分离的控制方法。本文采用T1公司的TMS320F2812作为系统的控制芯片，搭建了控制系统的DSP外围硬件电路，分析了系统的运行过程并编写了整个控制系统的程序。最后对控制系统进行了试验，验证了理论分析的正确性和控制方案的可行性。
上传时间： 2022-06-20
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无论是不控整流电路，还是相控整流电路，功率因数低都是难以克服的缺点.PWM整流电路是采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路，本文以《电力电子技术 教材为基础，详细分析了单相电压型桥式PWM整流电路的工作原理和四种工作模式.通过对PWM整流电路进行控制，选择适当的工作模式和工作时间间隔，交流侧的电流可以按规定目标变化，使得能量在交流侧和直流侧实现双向流动，且交流侧电流非常接近正弦波，和交流侧电压同相位，可使变流装墨获得较高的功率因数.：PWM整流电路：功率因数：交流侧：直流侧传统的整流电路中，晶闸管相控整流电路的输入电流滞后于电压，其滞后角随着触发角的增大而增大，位移因数也随之降低。同时输入中谐波分量也相当大、因此功率因数很低。而二极管不控整流电路虽然位移因数接近于1，但输入电流中谐波分量很大，功率因数也较低。PWM整流电路是采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路，它能在不同程度上解决传统整流电路存在的问题。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就形成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路进行控制，使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，则功率因数近似为1。因此，PWM整流电路也称单位功率因数变流器。
上传时间： 2022-06-20
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MOSFET和IGBT内部结构不同, 决定了其应用领域的不同.1, 由于MOSFET的结构, 通常它可以做到电流很大, 可以到上KA,但是前提耐压能力没有IGBT强。2,IGBT 可以做很大功率, 电流和电压都可以, 就是一点频率不是太高, 目前IGBT硬开关速度可以到100KHZ,那已经是不错了. 不过相对于MOSFET的工作频率还是九牛一毛,MOSFET可以工作到几百KHZ,上MHZ,以至几十MHZ,射频领域的产品.3, 就其应用, 根据其特点:MOSFET应用于开关电源, 镇流器, 高频感应加热, 高频逆变焊机, 通信电源等等高频电源领域;IGBT 集中应用于焊机, 逆变器, 变频器,电镀电解电源, 超音频感应加热等领域开关电源 (Switch Mode Power Supply ；SMPS) 的性能在很大程度上依赖于功率半导体器件的选择，即开关管和整流器。虽然没有万全的方案来解决选择IGBT还是MOSFET的问题，但针对特定SMPS应用中的IGBT 和 MOSFET进行性能比较，确定关键参数的范围还是能起到一定的参考作用。本文将对一些参数进行探讨，如硬开关和软开关ZVS ( 零电压转换) 拓扑中的开关损耗，并对电路和器件特性相关的三个主要功率开关损耗—导通损耗、传导损耗和关断损耗进行描述。此外，还通过举例说明二极管的恢复特性是决定MOSFET或 IGBT 导通开关损耗的主要因素， 讨论二极管恢复性能对于硬开关拓扑的影响。导通损耗除了IGBT的电压下降时间较长外， IGBT和功率MOSFET的导通特性十分类似。由基本的IGBT等效电路（见图1）可看出，完全调节PNP BJT集电极基极区的少数载流子所需的时间导致了导通电压拖尾（ voltage tail ）出现。
上传时间： 2022-06-21
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本文首先对感应加热电源的发展现状及前景作了分析，并阐述了感应加热的基本原理。从适用于大功率应用场合的电流型并联负载谐振逆变器出发，对比了并联谐振逆变器各种调功方式的优缺点，提出采用高频Buck斩波器做为调节电源输出功率的手段。文中重点对并联谐振逆变器进行分析，对比其各工作状态，指出为保证逆变器可靠运行采用固定重叠角的控制策略，逆变器谱振负载工作在容性准谐振状态；采用基于DSP的数字锁相、频率自动跟踪控制策略，逆变器开关频率快速跟随负载固有频率的变化，谐振负载工作在所期望的弱容性准谐振状态。文中提出了一种精确计算输出功率的方法，提高了电源的输出控制精确度。本文详细阐述了并联型感应加热电源的设计过程，分析了主电路的设计方法以及关键器件的选型，控制系统采用T1公司的TMS320LF2407A DSP作为控制核心，设计了一种可靠的运行保护机制，并对电源的散热系统进行了仿真设计。在上述分析的基础上，本文成功研制出了一台功率为60kw的高性能的并联型中频感应加热电源。试验结果表明，该电源的电气性能达到了预期的指标要求，有利于提高感应加热热场的稳定性，有利于提高感应加热的谐振频率。
上传时间： 2022-06-21
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