近年来，随着超声学研究的发展，功率超声技术得到了越来越广泛的应用。超声波清洗技术作为功率超声技术的一个分支，以清洗速度快、效果好、易于实现自动化等优点，为传统工业清洗领域注入了新鲜的血液。作为超声波清洗机的核心组件，超声逆变电源的设计一直是超声波清洗系统设计的关键环节，它性能的好坏很大程度上决定了最终的清洗效果。以往的超声逆变电源的设计通常是基于模拟集成控制芯片的，这种实现方式在频率、功率控制的精度和速度上以及系统的灵活性、稳定性方面存在着一定的局限性，限制了超声逆变电源的发展。数字控制技术的出现，很好地弥补了上述缺陷，因此本课题将数字控制技术引入到超声逆变电源控制电路的设计中是很有意义的。 本文首先对超声逆变电源的基本结构和工作原理做了简单介绍，针对超声逆变电源各部分的结构特点，并结合一些传统设计方案优缺点的分析，确定了二极管不控整流的整流电路设计方案、电压源型串联谐振逆变器的逆变电路实现方案、基于锁相环的频率跟踪实现方案、和基于PWM脉宽调制技术的功率调节实现方案。接着，文章详细介绍了频率自动跟踪和功率控制的具体实现方法，利用数学推理和波形分析的方式阐明了方案的可行性，并通过软件仿真验证了方案的正确性。然后，文章还设计了主电路谐振软开关、人机接口电路、采样电路、IGBT驱动以及过流过温保护电路。方案确定了之后，通过观察自制电路板的实验波形表明新构建的超声逆变电源可以保证系统在复杂工况下处于谐振状态，验证了全数字频率跟踪系统和功率调节系统的可行性和有效性。 本文的重点和创新点在于将超声逆变电源的控制电路通过数字化来实现。本文创新地利用FPGA构建了全数字频率跟踪系统——数字锁相环和全数字功率调节系统——数字PWM调制、数字PID调节，从而取代了传统的模拟锁相环芯片CD4046和模拟PWM控制芯片SG3525，在控制的精确性、快速性和灵活性上都有了很大的提高。此外，利用ATmega16单片机实现了人机接口电路、频率采样和电流A/D转换，并通过SPI接口与FPGA进行数据传输，完善了数字控制体系，从而实现了基于FPGA和单片机的全数字控制超声逆变电源系统。
上传时间： 2022-05-30
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感应加热技术是20世纪初才开始应用于工业部门的，它通过电磁感应原理和利用涡流对工件进行加热，是制造业和材料加工中的一种重要手段。目前感应加热电源在金属熔炼、铸造、锻造、透热、淬火、弯管、烧结、表面热处理、钎焊以及晶体生长等行业得到了广泛的应用。随着微机技术和IGBT器件的发展，新型中频感应加热电源成为研究的重点。 本文以中频串联谐振感应加热电源为研究对象，采用单片机C8051f300和脉冲输出芯片SG3525相结合的方式，增加了IGBT驱动电路的设计和限频保护电路的设计。实现了感应加热电源的数字化控制，为感应加热电源系统的数字化、信息化、智能化提供了优质、可靠的技术基础。 论文先介绍了感应加热电源的基本原理以及感应加热技术的发展动态。针对30kW/10kHz-30kHz中频感应加热电源的主电路和控制电路进行了设计，然后通过对感应加热电源中的主电路拓扑结构进行分析，比较串联谐振逆变电路与并联谐振逆变电路的优缺点，选择了更适合中频感应加热电源的串联谐振逆变电路。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。 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PWM调功对感应加热电源进行恒流调节。论文是以单片机80C51f330为控制核心的硬件控制平台，包括频率、占空比可调并通过数码管显示、保护电路、驱动电路、显示电路等外围电路。在此基础上编写了相应的程序，完成了样机，并进行了整机调试，可以达到顺利加热。 通过实测波形的分析，实验限频电路可以很好的使电源工作在感性状态，驱动电路的驱动能力很好，增加了系统的安全性。系统硬件电路可靠，程序运行良好。
上传时间： 2022-05-30
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在现代社会，自动控制系统遍及我们生活领域的各个方面，如在工业自动化中的应用:轧钢设备、机床设备、矿井设备、数控设备、工业机器人等等。而这些设备应用的动力系统基本都是直流电机，因此直流电机在当今工业领域得到了广泛的应用。 直流电机是最早发明并得到广泛应用的电机中的一种。在各种类型的电机中，直流电机因良好的启动性能、制动性能和调速性能而在航天、工业、数字化控制等领域得到了广泛应用。PWM(脉宽调制)调速技术是直流电机最常用的一种调速技术，PWM调速技术具有调速精度高、调速响应快、范围广和平滑调速以及节约电能的优点，因而PWM技术是直流电机的主流调速技术之一。 论文主要介绍直流电机调速系统，该系统是基于STC89C52RC微控制器发生PWM信号并输出给驱动模块L298来实现控制直流电机的调速系统。其中主要介绍单片机STC89C52RC的特点和应用以及PWM的工作原理和实现方法。还介绍了通过改变PWM信号占空比来实现直流电机调速以及怎么利用单片机改变占空比(具体见程序中)。其次介绍了4个独立按键，这4个按键与单片机的4个引脚相连接，通过单片机对这4个引脚进行实时扫描，单片机根据按键的状态发出不同的命令产生PWM信号，同时将PWM信号作为输入信号输入给驱动芯片L298，然后以L298的输出作为直流电机的电压输入来控制电机的启动、停止、加速、减速以及正向运转、反向运转。 最后是程序的设计，主要程序包括键盘扫描、PWM信号的产生、单片机定时器0的设置等方面，具体内容见本设计程序。
上传时间： 2022-06-11
上传用户：trh505
功率超声波应用技术已经在清洗、乳化和加工等方面取得可观的成效。超声消洗是功率超声技术最广泛也较成熟的一种应用，并且H益向各行各业渗透。超声波清洗中的压电换能器常因驱动电路的输出频率没有谐振在压电陶瓷片的共振频率上，因而导致压电陶瓷片的Q值下降，损耗加大，继而使得陶瓷片发热，效率减小而发生断裂。因此共振频率是压电陶瓷超声波换能器的一个重要参数，它随负载及工作温度等因素的变化而变化，或随时间的增加而变化，换能器馈电电路能否自动跟踪其共振频率就变得很重要。此外，由于目前市场上的超声波清洗机设备多采用单一频率的工作方式，也就是每套设备只能工作在一个超声频率上，这使得结构复杂的工件得不到充分清洗，同时，由于驻波场的形成，造成清洗盲区，使清洗效果不均匀。本文以半桥变换器为夹心式压电换能器的驱动电路，以脉宽调制器3525为脉冲波产生电路，采用单片机8951，DAC0832D/A转换器及软件技术，设计出具有频率跟踪功能的双频超声波发生器，较好地消除超声波清洗机清洗槽内由驻波引的清洗死角，有效地提高了超声波清洗机清洗效率。实验表明，采用双频超声波清洗方式的超声波清洗机，工作稳定、高效，具有广泛的应用前景.关键词：双频超声波发生器；动态阻抗匹配：超声波换能器；频率跟踪；单片机
标签： 超声波清洗机
上传时间： 2022-06-18
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摘要：建立了数字控制DC/DC开关电源闭环系统的s域小信号模型，采用数字重设计法针对给定的系统季数设计了数字补偿器。应用SISO Design Tool仿真平台，在伯德图分析和根轨连法的基础上设计了连续城的模拟补偿器，并进行了离散化处理。在建立系统s城模型时引入了模数转换器和数字脉宽调制发生器产生的延迟效应，使补偿器的设计考虑了采样速率对系统的影响，改善了传统离散设计的误盖。基于教字重设计法构建的数字补偿器实现了对脉宽调制信号的可编程精确控制，保证了变换器闭环工作良好的动态特性。仿真实验结果验证了所设计的数字补偿器的性能。关键词：数字控制系统；模数转换；数字重设计法；数字补偿器；数字脉宽调制1引言传统的开关电源采用模拟控制技术，使用比较器、误差放大器和模拟电源管理芯片等元器件来调整电源输出电压，存在着控制电路复杂、元器件数量多以及控制电路成型后很难修改等缺点，不利于开关电源的集成化和小型化。近年来随着微电子学的迅速发展，电源的控制也已经由模拟控制、模数混合控制，进入到数字控制阶段”，具有可编程性、设计可延续性、元件数量减少、先进的校正能力等优点。以往由于DSP等控制芯片的高成本，数字控制多用于大功率AC/DC变换器、PFC功率因数校正等场合”，而对于DC/DC高频开关电源只是实现了一些数字化的简单应用，如采用MCU提供保护、监控和通信功能。随着数字控制芯片成本的降低，数字控制也逐渐应用于DC/DC直流变换器，直接参与电源的反馈回路控制，实现了信号采样补偿和PWM调节的数字化。数字PID补偿器的设计非常关键，直接决定了电源的输出精度、动态响应等指标。近年来对DC/DC开关电源的数字补偿器的建模研究已有很多论述]，主要基于数字重设计法和直接数字设计法。数字重设计是在传统模拟电源研究方法的基础上，首先将数字电源简化为一个连续的线性系统，忽略了采样保持器效应后设计模拟补偿器，然后采用双线性近似（Tustin）、匹配零极点（MPZ）等方法对其离散化得到数字补偿器。直接数字设计是直接建立零阶保持器和被控对象的离散模型，再构建包括离散补偿器的反馈系统。数字重设计和直接数字设计法在高采样速率下设计的数字补偿器性能差别不是很大，只是在低采样速率下直接数字设计更加精确。
上传时间： 2022-06-18
上传用户：zhanglei193
本设计针对目前市场上传统充电控制器对蓄电池的充放电控制不合理，同时保护也不够充分，使得蓄电池的寿命缩短这种情况，研究确定了一种基于单片机的太阳能充电控制器的方案。在太阳能对蓄电池的充放电方式、控制器的功能要求和实际应用方面做了一定分析，完成了硬件电路设计和软件编制，实现了对蓄电池的高效率管理。设计一种太阳能LED照明系统充电控制器，既能实现太阳能电池的最大功率点跟踪（MPPT）又能满足蓄电池电压限制条件和浮充特性。构建实验系统，测试表明，控制器可以根据蓄电池状态准确地在MPPT、恒压、浮充算法之间切换，MPPT充电效率较恒压充电提高约16%，该充电控制器既实现了太阳能的有效利用，又延长了蓄电池的使用寿命。在总体方案的指导下，本设计使用STMSS系列8位微控制器是STM8系列的主流微控制器产品，采用意法半导体的130纳米工艺技术和先进的内核架构，主频达到16MHz（105系列），处理能力高达20MTPS。内置EEPROM、阻容（RC）振荡器以及完整的标准外设，性价比高，STMSS指令格式和意法半导体早期的ST7系列基本类似，甚至兼容，内嵌单线仿真接口模块，支持STWM仿真，降低了开发成本；拥有多种外设，而且外设的内部结构、配置方式与意法半导体的同样是Cortex-M3内核的32位嵌入式微处理器STM32系列的MCU基本相同或者相似。另外系列芯片功耗低、功能完善、性价比高，可广泛应用在家用电器、电源控制和管理、电机控制等领域，是8位机为控制器控制系统较为理想的升级替代控制芯片"261，软件部分依据PWM（Pulse Wiath Modulation）脉宽调制控制策略，编制程序使单片机输出PMM控制信号，通过控制光电耦合器通断进而控制MOSFET管开启和关闭，达到控制蓄电池充放电的目的，同时按照功能要求实现了对蓄电池过充、过放保护和短路保护。实验表明，该控制器性能优良，可靠性高，可以时刻监视太阳能电池板和蓄电池状态，实现控制蓄电池最优充放电，达到延长蓄电池的使用寿命。
上传时间： 2022-06-19
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开关稳压电源（以下简称开关电源）问世后，在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。早期出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态，随着脉宽调制（PWM）技术的发展，PWM开关电源问世，它的特点是用20KHz的载波进行脉冲宽度调制，电源的效率可达65%-70%，而线性电源的效率只有30%-40%。因此，用工作频率为20 kHz的PWM开关电源替代线性电源，可大幅度节约能源，从而引起了人们的广泛关注，在电源技术发展史上被誉为20kHz革命。随着超大规模集成芯片尺寸的不断减小，电源的尺寸与微处理器相比要大得多；而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式电子设备（如手提计算机、移动电话等）更需要小型化、轻量化的电源，因此，对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量也要小。此外，还要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等，这一切高新要求便促进了开关电源的不断发展和进步。
上传时间： 2022-06-20
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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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变频器是指利用电力电子器件将工颊的交流电源变换为用户所需频率的交流电源，它分为直接变频（交一交变频）和间接变频（交一直-交变频），间接变频技术在稳频稳压和调频调压的利用率以及变频电源对负载特性的影响等方面，都具有明显的优势，是目前变频技术领域普遍采取的方式，本课题所研究的正是间接变频中的脉宽调制（PWM）变频器技术由于IGBT器件的开关速度很快，当IGBT关断或绩流二极管反向恢复时会产生很大的di/dr，该dild在主电路的布线电感上引发较大的尖峰电压（关断浪涌电压）.在采用PWM开关控创模式的IGBT变频器中，IGBT的开关状态不但与PWM脉冲有关，还与变频器主电路元器件及负载特性有很大关系，为了确保IGBT安全可靠的工作，有必要进一步分析主电路和缓冲电路各器件的工作情况和接相过程，以期设计出有效的IGBT保护电路。本文推导了两电平PWM三相变频器的数学模型，对变频器主电路的换相过程及缓冲电路的工作方式利用PSIM软件进行了细致的仿真分析，同时也仿真研究了布线电感及缓冲电路各参数对1GBT关断电压的影响；详细介绍了变频器所包含的各电路环节的理论基础及设计过程：并在大量的文献资料和相关仿真分析的基础上推导出套级冲电路器件参数的计算公式，实践表明计算结果符合要求并取得了良好的效果。经过大量的实验和反复的改进，并给出了调试结果及变频器的额定输出电压、电流波形。通过将试验结果与理论外析进行比较验证，证明了理论分析的合理性，本文所研究设计的变频器性能稳定，运行可靠，完全满足设计要求.
上传时间： 2022-06-21
上传用户：bluedrops
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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