超声波是一种能量存在的方式，超声波通过高频的振动作用于水介质，从而产生超声空化效应，这种空化效应已经在超声波清洗中得到应用，或者超声波作用于传声媒介当中，能够引起媒介之间发生不同的效应，已经在基础学科研究和工程应用开发都表示出非常广阔的应用前景[12]。按照超声波研究内容上划分，可以分为功率超声和检测超声两大领域Bl]。检测超声是工业及医学检查的一种方法之一，也被认为是弱超声的“被动应用”，功率超声主要是通过超声接触对接触面进行高频的振动摩擦，以改变介质的一些特性，所以功率超声也被称为“主动应用”[]。本课题主要是针对功率超声波换能器进行研究。超声波的产生主要依靠的是超声波换能器。超声波换能器是一种能够进行机、电能量或者声、电能量转换的器件。对于功率超声换能器而言，换能器通过压电材料的压电效应将输入的高频电能转换成高频振动的机械能量。换能器的种类有很多，应用的领域也不相同，如磁致伸缩超声换能器间，压电陶瓷换能器等等。目前研究最为广泛的是压电陶瓷换能器，压电陶瓷换能器是依靠压电陶瓷的压电效应及逆压电效应来实现能量的转换。压电陶瓷的压电效应是由它的内部结构引起的，压电材料主要有钛酸钡、错钛酸铅、偏锐酸铅、锐酸钾钠、钛酸铅等]。这些电介质在某一恰当的方向施加一定的外力时，会引起内部电极分布状态发生改变，在介质的相对表面上会出现和外力成正比且极性相反的带电电荷，这种由外力引起的电介质的现象叫做压电效应则。相反，若在电介质上某一恰当的方向加上一定强度的外电场时，会引起电介质内部电极分布发生相应的变化，从而产生和外电场强度成正比的应变效应，这种由于外电场引起的电介质的应变现象叫做逆压电效应]。功率超声换能是超声学领域中一个重要的分支学科。本课题主要针对压电陶瓷式功率超声波换能器展开研究。20世纪初期超声波技术开始出现，而我国50年代才开始进行大功率超声的研究[]。随着科学技术的发展特别是电子技术的发展，如单片机、DSP、FPFA等微处理器得快速发展，微处理器功能越来越强大，运算速度越来也快，以及IGBT、MOSFET等功率器件的快速发展，功率器件的容量不断的增加，响应速度不断的提高。对超声波发生器的要求也越来越高，体积越来越小，功能越来越强大，越来越智能，可靠性进一步提高。
标签： 超声波换能器
上传时间： 2022-06-18
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三菱电机功率器件在工业、电气化铁道、办公自动化、家电产品等多种领域的电力变换及电动机控制中得到广泛应用。为了真正满足市场对装置噪音低、效率高、体积小、重量轻、精度高、功能强、容量大的要求，三菱电机积极致力于新型器件的研究、开发，为人类的节能和环保不断努力。第5代IGBT和IPM模块均采用三菱电机第5代IGBT硅片CSTBTIM技术，并具有正温度系数特征，与传统的沟槽型构造IGBT相比，降低了集电极一发射极间饱和电压，从而实现了更低损耗。同时改进了封装技术，大大减小了模块内部分布电感。本应用手册的出版，旨在帮助用户了解第5代IGBT和IPM模块的特性和工作原理，更加方便的使用三菱电机的半导体产品。三菱电机谨向所有购买和支持三菱半导体产品的用户表示诚挚的感谢。1.IGBT模块的一般认识1.1 NF系列IGBT模块的特点NF系列IGBT模块主要具有以下两大特点：1，采用第5代IGBT硅片在沟槽型IGBT的基础上增加电荷蓄积层的新结构（CSTBT）改善了关断损耗（Eoff）和集电极-发射极问饱和电压VEisat的折衷。插入式组合元胞（PCM）的使用增强了短路承受能力（SCSOA）并降低了栅极电容，从而降低驱动功率。CSTBT:Carrier Stored Trench-Gate Bipolar Transistor载流子存储式沟槽硼型双极晶体臂
标签： igbt
上传时间： 2022-06-19
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随着全控型器件（目前主要是功率MOSPET与IGBT）的广泛使用以及脉宽调制技术的成熟，高频软开关电源也获得了极快地发展。变换电能的电源是以满足人们使用电源的要求为出发点的，根据不同的使用要求和特点对发出电能的电源再进行一次变换。这种变换是把种形态的电能变换为另一种形态的电能，它可以是交流电和直流电之间的变换，也可以是电压或电流幅值的变换，或者是交流电的频率、相位等变换，软开关电源输入和输出都是电能，它属于变换电能的电源。本论文研究了一种新型双管正激软开关DC/DC变换器电路拓扑。主功率器件采用IGBT元件，由功率二极管、电感、电容组成的谐振网络改善IGBT的开关条件，克服了传统开关在开通和闭合过程中会产生功率损耗，并且降低开关灵敏性的弊端。该论文对IGBT的软开关电源进行了总体设计和仿真，最后设计出了一台输出电压为48V、输出功率为1.5kW、工作频率为80kHz、谐振频率为350kHz的开关电源理论模型。
上传时间： 2022-06-21
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本文以感应加热电源为研究对象，阐述了感应加热电源的基本原理及其发展趋势。对感应加热电源常用的两种拓扑结构-电流型逆变器和电压型逆变器做了比较分析，并分析了感应加热电源的各种调功方式。在对比几种功率调节方式的基础上，得出在整流侧调功有利于高频感应加热电源频率和功率的提高的结论，选择了不控整流加软斩波器调功的感应加热电源作为研究对象，针对传统硬斩波调功式感应加热电源功率损耗大的缺点，采用软斩波调功方式，设计了一种零电流开关准诺振变换器ZCS-QRCs（Zero-current-switching-Quasi-resonant）倍频式串联 振高频感应加热电源。介绍了该软斩波调功器的组成结构及其工作原理，通过仿真和实验的方法研究了该软斩波器的性能，从而得出该软斩波器非常适合大功率高频感应加热电源应用场合的结论。同时设计了功率闭环控制系统和PI功率调节器，将感应加热电源的功率控制问题转化为Buck斩波器的电压控制问题。针对目前IGBT器件频率较低的实际情况，本文提出了一种新的逆变拓扑-通过IGBT的并联来实现倍频，从而在保证感应加热电源大功率的前提下提高了其工作频率，并在分析其工作原理的基础上进行了仿真，验证了理论分析的正确性，达到了预期的效果。另外，本文还设计了数字锁相环（DPLL），使逆变器始终保持在功率因数近似为1的状态下工作，实现电源的高效运行。最后，分析并设计了1GBT的缓冲吸收电路。本文第五章设计了一台150kHz，10KW的倍频式感应加热电源实验样机，其中斩波器频率为20kHz，逆变器工作频率为150kHz（每个IGBT工作频率为75kHz），控制孩心采用TI公司的TMS320F2812 DSP控制芯片，简化了系统结构。实验结果表明，该倍频式感应加热电源实现了斩波器和逆变器功率器件的软开关，有效的减小了开关损耗，并实现了数字化，提高了整机效率。文章给出了整机的结构设计，直流斩波部分控制框图，逆变控制框图，驱动电路的设计和保护电路的设计。同时，给出了关键电路的仿真和实验波形。
上传时间： 2022-06-22
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IGBT关断电压尖峰是其中的主要问题，解决它的最有效方法是采用叠层母线连接器件。针对二极管籍位型三电平拓扑两个基本强追换流回路，本文用ANSOFT Q3D软件比较研究了三类适用于多层母线排的叠层方案，并提出了一种新颖的叠层母线分组连接结构，结合特殊设计的吸收电容布局，减小了各IGBT模块的关断过冲，省去阻容吸收电路，并优化了高频电流在不同电容间的分布，抑制电解电容发热。通过理论计算与仿真两种方式计算该设计方案的杂散电感，并用实验加以证实。本文还设计了大面积一体化水冷散热器，表面可以贴装15个功率器件和若干传感器和平衡电阻，采用水冷方式以迅速带走满载运行时开关器件的损耗发热，并能达到结构紧凑和防爆的效果。在散热器内部设计了细槽水道结构以避开100多个定位螺孔，同时可以获得更大的热交换面积。本文分析了SCALE驱动芯片的两类器件级短路保护原理，并设计了针对两类保护动作的阈值测试实验，以确保每个器件在安全范围内工作；设计了系统控制和三类系统级保护电路：驱动板和控制板的布局布线经过合理安排能在较强的电磁干扰下正常工作。论文最后，在电抗器、电阻器、异步感应电机等不同类型、各功率等级负载下，对变流模块进行了测试，并解决了直流中点电压平衡问题。各实验证实了设计理论并体现了良好的应用效果。
上传时间： 2022-06-22
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在UPS中使用的功率器件有双极型功率品体管、功率 MOSFET、可控硅和IGBT IGBT既有功率MOSFET 易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率品体管的导通电压低，通态电流大的优点、使用 IGBT成为UPS功率设计的首选，只有对 IGBT的特性充分了解和对电路进行可靠性设计，才能发挥 IGBT的优点。本文介绍UPS中的IGBT的应用情况和使用中的注意事项。2.IGBT在UPS中的应用情况绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOSFET 与双极晶体管复合的器件。据东芝公司资料，1200V/100A 的IGBT的导通电阻是同一耐压规格的功率 MOSFET 的1/10，而开关时间是同规格 GTR的1/10。由于这些优点，IGBT广泛应用于不间断电源系统（UPS）的设计中。这种使用 IGBT的在线式UPS具有效率高，抗冲击能力强、可靠性高的显著优点。UPS主要有后备式、在线互动式和在线式三种结构。在线式 UPS以其可靠性高，输出电压稳定，无中断时间等显著优点，广泛用于通信系统、税务、金融、证券、电力、铁路、民航、政府机关的机房中。本文以在线式为介绍对象，UPS中的1GBT的应用。
上传时间： 2022-06-22
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摘要将异步电机调速的矢量控制方法与电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术相结合，构建了以SVPWM信号驱动功率器件的异步电机矢量控制调速系统结构图，并用Matlab软件对该系统建模与仿真。仿真结果表明：该系统不仅具有矢量控制调速系统的优越性能，同时具有减少转矩波动，降低输出电流谐波，提高直流电压利用率等优点。本世纪70年代提出的矢量控制通过坐标变换的方法分解定子电流，使之转化为转矩和磁场两个分量，实现解耦控制，从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性，开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河"1。随着矢量控制技术的发展，如何优化矢量控制系统的研究已成为热门课题。同时，信号调制技术的发展也使得多种调速系统达到了很好的控制效果，其中SVPWM技术把电动机和逆变器看为一体，通过跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，能达到转矩脉动小、谐波成分少、直流母线电压利用率高的效果，目前已在变频产品中得到了广泛地应用，本文通过软件对基于SVPWM的电机矢量控制系统进行了仿真，得到了良好的控制效果。
上传时间： 2022-06-22
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本书具有如下特点1，强调了应用系统的设计。不仅详细介绍了各种硬件接口的设计，而且对如何组成硬件系统也给以详细的介绍并给出实例，使得读者能很快地掌握典型的MCS-51单片机应用系统的设计。2、突出了选取内容的实用性、典型性。书中的应用实例，大多来自科研工作及教学实践，且经过检验。所介绍的各种设计方案，均为常用、典型的方案。对于解决同一问题的几种方案的优缺点及适用场合作了详细的比较和说明。本书提供了大量的接口设计实例及程序实例，非常有利于读者提高设计工作能力和效率。3，对系统设计用到的新器件也做了详细的介绍。例如各种新型的存储器芯片、时钟日历芯片、新型功率器件、信号调理器件及其它新型接口芯片等。4，与原书相比，本书的前10章增加了思考题及习题。另外，对定时器/计数器、串行口以及中断系统的讲授顺序进行了调整，改为中断系统、定时器/计数器以及串行口，这样，显得更为合理。5，本书是多年教学、科研工作的结晶，内容丰富、文字精练、通俗易懂、深入浅出，便于读者自学。6·本书适应面广，既可作为大、中、专高校作教材，也可作为专科生及研究生的参考教材，即适用于电类的学生，也适用于非电类的学生，同时还可供广大工程技术人员在进行MCS-51单片机应用系统设计时参考。全书共分为16章：第1章至第6章，着重从应用设计角度介绍MCS-51单片机的硬件结构、功能部件及指令系统；第7章至第13章，介绍各种类型的硬件接口设计，如存储器，Vo接口，键盘、显示器、微型打印机，A/D，D/A，大功率（高压、大电流）芯片以及各种在单片机应用设计中用到的其它接口和电路等，并对各种接口的驱动程序也作以介绍；第14章，介绍了常用的数据运算和处理程序设计，并给出了较多的实用子程序，以便读者在程序设计时参考和使用；第15章，介绍了如何根据应用需求，来进行系统的设计、开发和调试，介绍了抗干扰技术和可靠性在单片机应用系统设计中的应用措施；第16章，详细地介绍了目前常用的各种抗干扰技术和抗干扰设计方法等。
标签： 51单片机
上传时间： 2022-06-22
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摘要：商用无人机云台是立足于无人机高空操控优势，通过无线遥控来进行航空摄影、系统立体测绘地面图像或者准确操控附带设备的驱动装置，主要功能是利用高精度电机控制，实现摄像设备对X，Y，2三维空间的精准角度控制，以达到精确控制设备操作角度的效果。云台系统的控制精度对这个无人机的摄像性能及操控效果有着至关重要的作用。目前在云台控制算法上比较先进的控制算法都本掌握在国内领先的几家厂家手上，大部分云台设计都沿用了传统的直流有刷电机的控制或者120°BLDC控制，在防抖效果及控制精度上都有需要改进的地方，通过对产品的分析将FOC算法融入云台控制，将有助于达到提升防抖效果及控制精度的效果，尤其是将磁编码器替换传统的电位器设计，可以在控制精度，提高使用寿命，降低噪声，减少生产难度等方便带来极大优势。关键字：无人机云台PISMFOC控制算法磁编码器正文：引言：云台控制的核心主要分为两大部分：电机控制和角度控制，电机控制的关键包括MCU编程及功率器件的控制，角度控制则包括编码器的结构安装设计及控制等。将FOC控制及磁编应用稳定运用到无人机云台控制系统中，有助于提高电机控制精度，减低系统噪声，降低功耗，减少飞行控制主系统的运算开销，提高产品工作寿命等作用，从而提升无人机整体性能。
上传时间： 2022-06-30
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大功率超声波装置除用于工业清洗外，在食品、纺织、饮用水处理及石油行业中也有广阔的应用前景。超声波装置由超声波逆变电源和换能器组成。其所用的功率器材经历了电子管、晶闸管、晶体管和IGBT（或VDMOS）四个阶段，后一代产品比前一代产品在性能、效率、可靠性等方面都有所提高。特别是近年来由于在电路设计中采用了新型电路拓扑结构和新型功率器件（IGBT），超声波逆变电源的可靠性、负载适应性、产品一致性及效率得以大大提高，且产品的体积也随之减小。因此，新型IGBT超声波逆变电源代表了当今功率超声波逆变电源的发展潮流。在大功率超声波装置中，换能器一般由压电陶瓷材料制成，其等效电路可由RLC串联电路再并以极板电容C'来表示[3]。当电路工作频率为换能器谐振频率时，其等效电路简化为R和C'的并联。
上传时间： 2022-07-29
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