自从超声科技问世以来，其发展日新月异，应用日益广泛，已经取得了良好的社会效益和经济效益。但是作为一门综合性极强的交叉学科，超声学研究与应用均起步较晚，技术状况已远远不能满足我国经济事业多领域的需求，广阔的市场前景促使我们加大研究力度。本文首先介绍了功率超声波技术的原理和发展趋势，然后详细分析了超声波设备的组成、关键技术以及设计难点，并采用三种不同的控制方案设计、制作了超声波发生器，分别应用在超声波清洗机和焊接机中。主电路使用集MOSFET和GTR的优点于一身的IGBT作为开关管，构成半桥逆变电路。通过分析超声波换能器的阻抗特性，比较换能器工作在串联谐振频率和并联谐振频率的优劣，介绍了几种匹配方式的特点，设计了匹配电路。控制电路中分别采用了锁相方式、扫频控制方式以及模糊自适应控制方式实现了对超声负载的自动频率跟踪，并且功能完善，配备了软启动、死区调节、限流、过流、驱动自保护和过热保护，有力的保障了系统长时间工作的稳定性和可靠性。最后通过实验，证明了设计的方案可靠，适应性强，样机不仅具有频率自适应功能，而且能够功率自适应，具有良好的推广应用意义。关键词：超声波发生器、阻抗特性、匹配电路、锁相环、扫频控制、模糊自适应
标签： 超声波发生器
上传时间： 2022-06-18
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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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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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电力电子技术包括功率半导体器件与1C技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头"。从1958年美国通用电气（GE）公司研制出世界上第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子技术的诞生。到了70年代，晶闸管开始形成由低压小电流到高压大电流的系列产品。同时，非对称晶闸管、逆导晶闸管、双向品闸管、光控晶闸管等品闸管派生器件相继问世，广泛应用于各种变流装置。由于它们具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、响应快等优点，其研制及应用得到了飞速发展。由于普通晶闸管不能自关断，属于半控型器件，因而被称作第一代电力电子器件。在实际需要的推动下，随着理论研究和工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量和类型等方面得到了很大发展，先后出现了GTR，GTO、功率MOSET等自关断、全控型器件，被称为第二代电力电子器件。近年来，电力电子器件正朝着复合化、模块化及功率集成的方向发展，如IGPT，MCT，HVIC等就是这种发展的产物
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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1、弧焊逆变器的基本结构1.1弧焊逆变器的基本原理采用逆变技术的装置称为逆变器，而用于电弧焊的逆变器则称为弧焊逆变器。弧焊逆变器的基本原理方框图如图1-1所示。由图可见，三相50Hz的交流网路电压先经输入整流器整流和滤波，经过大功率开关电子元件的交替开关作用，变成几百赫兹到几十千赫兹的高频电压，经高频变压器降至适合焊按的电压，再用输出整流器整流并经电抗器滤波，则可将中频交流变为直流输出。在弧焊逆变器中可采用如下两种模式："AC-DC-AC"或"AC-DC-AC-DC"，根据不同弧炉工艺的需要，通过电子控制电路和电弧电压、电流反馈，弧焊逆变器即可获得各种不同的输出特性。1，2逆变技术和微机技术在弧焊电源中的应用逆变电源运用先进的功率电了器件和高频逆变技术，比传统的工频整流电源的材料减少80%～90%，节能20%~30%，动态反应速度提高2-3个数量级。这种“明天的电源”正在以极高的速度变成今天的电源，并且随着功率开关元器件、微电子技术和控制技术的发展，不断研究开发出新的技术成果和新产品，使得逆变电源向着高频化、轻量化、模块化、智能化和大容量化方向发展。
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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由于高重复频率固体开关在加速器、雷达发射机、高功率微波和污染控制等领域存在的潜在优势，美国、英国、日本和韩国等都对固体开关技术进行了大量研究，从而成为近年脉冲功率界研究的重点1。从固体元件电路结构上，固体开关可以分成两种类型：串联结构和累加器结构。采用串联结构的固体开关生产厂家中，比较著名的有LLNL（Lawrence Livermore National Laboratory）和DTI（Diverfisied Technology Inc.），采用累加器结构的厂家中，比较著名的是LLNIL.和美国的First Point Scientific Ine.B32A我们已经研制成功了采用光纤控制的10kV绝缘栅双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor，IGBT）固体开关，尽管在该固体开关中采用的光纤收发器比较便宜，但光纤控制部分还是比较昂贵的。在一定的应用环境，如脉冲宽度为几微秒到十几微秒，可以采用脉冲变压器来控制IGBT。从文献[1]表明：只要脉冲同步和缓冲电路设计适当，即可确保固体开关中不会出现过压。尽管脉冲变压器隔离控制在同步精度和驱动波形一致性方面不如光纤控制，但还是可以用来控制IGBT固体开关。采用脉冲变压器控制IGBT的主要优点是价格便宜，但其存在的主要问题是输出脉冲宽度范围比较有限和绝缘性能如何保证的问题。在脉冲变压器控制的IGBT固体开关中，脉冲变压器设计非常重要，因此下面只讨论脉冲变压器的绝缘问题和IGBT固体开关的实验结果。
标签： 脉冲变压器
上传时间： 2022-06-22
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GPIB为PC机与可编程仪器之间的连接系统定义了电气、机械、功能和软件特性。在自动测试领域中，GPIB通用接口是测试仪器常用的接口方式，具有一定的优势。通过GPIB组建自动测试系统方便且费用低廉。而GPIB控制芯片是自动测试系统中的关键芯片。目前，此类芯片只有国外少数公司生产，不仅价格昂贵，而且购买不便。因此，GPIB接口芯片的国产化、自主化对我国的自动测试产业具有重大的意义。本文通过对IEEE-488协议的理解与裁减，定义了一款包含具有讲者，听者，控者三个功能的GPIB接口控制规范。采用标准数字IC设计流程，对协议状态机化简后，进行了RTL级的Verilog编码设计，基于FPGA进行了原型验证。根据需要，对芯片的内部进行了时钟门控处理来降低功耗。采用芯片引脚复用和JTAG测试原理，对芯片内部增加了测试电路，方便了内部状态的测试，实现了可测试性设计。该芯片的工作时钟频率为8MHz，通过Synopsys的工具DC对源代码进行了综合；使用PT对设计进行了静态时序分析；采用Cadence公司的Silicon Ensemble对综合后的网表进行了版图设计，对芯片内部的电源网络和时钟树做了特殊处理，在国外的某5V0.5/m标准数字单元库下进行了mapping，芯片规模10万门左右，裸片面积为1.5mm×1.7mm。
上传时间： 2022-06-25
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自从超声科技问世以来，其发展日新月异，应用日益广泛，已经取得了良好的社会效益和经济效益。但是作为一门综合性极强的交叉学科，超声学研究与应用均起步较晚，技术状况已远远不能满足我国经济事业多领域的需求，广阔的市场前景促使我们加大研究力度。本文首先介绍了功率超声波技术的原理和发展趋势，然后详细分析了超声波设备的组成、关键技术以及设计难点，并采用三种不同的控制方案设计、制作了超声波发生器，分别应用在超声波清洗机和焊接机中。主电路使用集MOSFET和GTR的优点于一身的IGBT作为开关管，构成半桥逆变电路。通过分析超声波换能器的阻抗特性，比较换能器工作在串联谐振频率和并联谐振频率的优劣，介绍了几种匹配方式的特点，设计了匹配电路。控制电路中分别采用了锁相方式、扫频控制方式以及模糊自适应控制方式实现了对超声负载的自动频率跟踪，并且功能完善，配备了软启动、死区调节、限流、过流、驱动自保护和过热保护，有力的保障了系统长时间工作的稳定性和可靠性。最后通过实验，证明了设计的方案可靠，适应性强，样机不仅具有频率自适应功能，而且能够功率自适应，具有良好的推广应用意义。关键词：超声波发生器、阻抗特性、匹配电路、锁相环、扫频控制、模糊自适应
标签： 超声波发生器
上传时间： 2022-06-29
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