基于STM32的频率和功率可调非接触供电超声电源设计

为解决接触式供电中漏电、磨损、电能传输不良以及超声电源在加工中谐振频率漂移、跟踪速度慢、输出功率不稳定等问题,文章以STM32单片机作为主控系统,设计了一种频率和功率可调的非接触供电超声电源。根据采样反馈电路采集的电压电流相位差和有效值信号,采用锁相环和模糊比例积分(Proportional Integral,PI)控制相结合的方法对频率进行跟踪,并用传统PI控制法控制输出功率。在Matlab软件中搭建电源仿真模型,利用附加电阻、附加电感和附加电容模拟加工过程中负载参数的突变,对有频率调节和功率控制子系统以及没有子系统的电源模型分别进行仿真。仿真结果表明,电源输出功率稳定在248 W。当负载参数发生改变时,电源的谐振频率发生漂移,经过频率自动跟踪子系统的调节后,电源在0.01 s后重新回到谐振状态。此控制算法实现了频率快速跟踪和功率控制。

基于BP神经网络算法的超声电源频率追踪技术

超声振动系统主要由超声换能器和超声复合加工电源组成。其中超声换能器在加工过程中受到多种因素影响,会发生谐振频率漂移现象;超声复合加工电源需要输出对应频率的电信号,保证超声振动系统的稳定工作。为避免超声换能器损坏,设计一种基于BP神经网络算法的控制模型,通过分析超声电源运行历史数据来实现对超声电源输出频率的控制。利用Multisim对电路进行仿真,并通过试验采集理论谐振频率在25 kHz的超声换能器稳定工作时超声复合加工电源的输出信号,通过Matlab建模仿真来验证BP神经网络模型的控制精度和可靠性。结果表明,产生的模拟输出与实际输出频率最大误差不超过5%,有助于超声复合加工电源的稳定工作。

面向超磁致伸缩换能器的超声电源设计与性能分析

面向超磁致伸缩换能器的超声电源相对于传统的压电换能器超声电源存在一定的区别,但是目前这方面的相关研究报道较少。本研究建立了带有无线能量传输装置的等效电路模型,设计了一种面向超磁致伸缩换能器的超声电源。频率源基于直接数字合成(DDS)技术并利用全桥开关放大电路进行功率放大,使用相位和有效值(RMS)计算实现频率追踪策略,从而使该电源具备定频信号输出以及实时频率追踪的功能。最后,对超磁致伸缩换能器超声电源的输出性能进行了测试与分析,结果表明,在开环定频驱动功能下可以输出15~50 KHz的超声信号,在闭环追频驱动功能下可以在工作频率点处长时间稳定驱动超磁致伸缩换能器。此外,文章对面向超磁致伸缩换能器的超声电源进行了升级,并进行实验验证该电源可以实现超过1 kW的大功率输出。

基于频率搜索和跟踪的压电超声电源设计

针对洁牙机的超声电源在工作时难以快速搜索到压电陶瓷换能器谐振点,长时间工作引起大功率器件发热量过大致使系统产生谐振漂移、不能稳定工作的问题,提出了一种基于频率自动搜索与跟踪的超声洁牙机驱动电源设计。该设计通过STM32单片机控制输出步进PWM,基于最大反馈电流设计变步长法快速搜索谐振频率;再利用相位检测技术将换能器输出的电压电流相位差作为电路谐振状态的反馈信号,结合STM32单片机进行PID控制,改变PWM占空比调节电路的振荡频率使系统始终工作于谐振状态,实现谐振频率的自动跟踪,并基于此设计出超声电源电路与控制软件。实验结果表明,该超声电源能快速搜索到换能器的谐振频率,并对谐振频率自动跟踪,使系统能稳定、长时间地工作。

步进追频及恒振幅控制的超声电源设计

针对超声金属焊接过程中出现的负载变化导致谐振频率漂移和焊接振幅失恒问题,设计了一种基于步进追频及恒振幅控制的超声电源。在负载变化对谐振频率影响的研究基础上,根据可编程逻辑阵列-直接数字式频率合成器步进追频原理设计了负载变化追频逻辑;结合全桥逆变电路的移相控制方式,研究了不同占空比下的最大输入电流与最大焊接振幅的关系,提出了基于输入电流反馈下的步进移相恒振幅控制方案。实验结果表明,负载变化追频逻辑实现了谐振频率快速变化下的动态实时追踪,解决了因频率失谐导致的焊接振幅非线性下降问题。同时,在加入了振幅闭环控制后,实现了焊接振幅相对极差稳定在10%以内。

表面微坑超声加工装置中超声电源的研制

介绍了表面微坑超声加工的基本原理 ,分析了相位控制频率跟踪的原理及实现方法 ,给出了表面微坑超声加工装置超声电源的总体结构。并采用PIC单片机、74HC4 0 4 6锁相环、UC3875移相控制器等器件设计并实现了具有频率自动跟踪、输出功率可调节的超声电源。表面微坑超声加工试验表明 ,该超声电源可实现频率自动跟踪 ,且工作稳定 。

基于模糊PID控制的超声电源频率跟踪设计

超声波电源系统是一种工作在谐振频率将电能转化为超声能的装置,其核心就是频率跟踪控制和功率调节控制。但换能器的温度、刚度变化都会引起谐振频率漂移现象,它不仅会降低系统工作效率,还会损坏电路元器件。为了解决此问题,提出了一种基于FPGA的谐振自动跟踪策略,将快速傅里叶变换(FFT)算法与模糊比例积分微分(PID)控制算法相结合,能够快速捕捉到系统的最佳工作频率。首先,将采样得到的电压、电流时域信号经过FFT算法处理后转换为频域信号,得到其相位信息。然后将相位差和输出功率作为模糊PID控制器的输入来实现谐振自动跟踪。此外,还设计了一种连续可调阻抗匹配网络,根据采样反馈信号设定阻抗网络匹配的参数。最后,搭建实验平台验证了所提控制策略的有效性和准确性。

基于FPGA的引线键合超声电源的研究

为进一步提高热超声引线键合超声电源的自动频率跟踪速度及精度，提出了基于现场可编程门阵列（FPGA）的超声电源设计方案。利用FPGA并行执行的特点，移位乘法器的流水线功能及数字增量式比例、积分及微分（PID）控制算法，缩短了回路控制时间，提高了自动频率跟踪的速度。采用高精度的直接数字频率合成（DDs）和数字锁相环技术，实现了高频率跟踪精度。实验表明，在空载及给定负载状态下，超声变幅杆从失谐状态到谐振状态仅需0．6～1．1ms；频率跟踪误差不超过±50Hz。

功率超声电源的频率跟踪电路

功率超声技术广泛使用在许多领域。由于其核心器件换能器的谐振频率在长时间工作情况下会漂移,就需要超声电源能够跟踪谐振频率的变化。提出一种基于锁相环的频率跟踪技术,设计了频率跟踪电路,详细说明电路参数的计算,利用仿真验证了设计的可行性,为实现频率跟踪提供了依据。

基于ARM的感应式超声电源

研制了一种基于ARM的感应式超声电源,用于旋转超声加工机床。重点分析了感应式超声电源频率跟踪的工作原理,给出了软件方法进行粗调,硬件锁相环进行细调的频率跟踪方式。设计了以ARM处理芯片为核心的控制电路,并给出系统频率跟踪控制的流程图。实验结果表明,超声电源频率跟踪效果良好,振幅保持恒定。

基于DDS技术的超声电源系统的设计

针对超声电源系统出现的频率跟踪慢、精确度低、振动系统失谐等问题,且为了克服传统PWM专用芯片产生频率漂移大的缺点,采用了直接频率合成技术(DDS)来产生高频信号,实现具有高稳定性、高精度性的大功率超声电源.为提高振动系统的功率因数,对超声换能器进行电感调谐匹配,并根据匹配端采样得到的电压、电流信号,提出了利用锁相控制技术来实现频率自动跟踪的方法.

锁相环在智能超声电源中的应用

简要介绍了锁相环的工作原理,并采用PIC16C73单片机、8254可编程计数器、74HC4046合成了分辨率为4Hz的超声频率,单片机通过检测超声电源负载的电流、电压相位差来改变74HC4046的输出频率,以达到跟踪振动系统的谐振频率的目的。

基于DSP的大功率超声电源的研制

介绍了一种基于DSP的大功率超声电源的原理、总体结构和软硬件设计及其特点。该电源由高频逆变电路和以高性能DSP芯片TMS320F2812为核心的控制系统组成。高频逆变电路实现了频率和功率均可调的超声频交流电的输出。控制系统完成了电参数的实时采集,并执行频率自动跟踪和振幅恒定的控制任务。软件上,分别使用了可变步长策略和PID算法,以满足上述两个闭环控制的需要。实验表明,该电源能够很好地驱动超声振动负载,并具有频率跟踪范围宽和负载适应能力强的特点。

超声电源换能振动系统的阻抗匹配研究

根据换能振动系统阻抗匹配的特点,通过改变磁心间的气隙来调谐匹配电感,从理论上给出磁心间气隙大小与电感量的变化关系,分析了匹配电感瞬间产生高温的原因及预防高温的措施和磁心材料的选取方法。

单片机系统在高频超声电源中的应用

以单片机AT89C51控制的高频超声电源 ,其功率、频率及相位可进行有效的调节。文章阐述了该系统的工作原理及其软硬件结构。

移相控制器在智能超声电源中的应用

简要介绍了移相控制原理,详细说明了美国Unitrode公司的控制芯片UC3875,并采用移相控制芯片UC3875设计了智能超声电源的功率输出控制系统。缸套内表面微坑超声加工实验表明,所设计的功率输出控制系统可以实现超声电源输出功率的改变,满足表面微坑超声加工的要求。

基于同步Buck+半桥的超声电源的设计

分析同步Buck+半桥逆变电路的设计方法并给出功率控制设计方案;为了兼顾系统稳定度和成本,使用低成本FPGA生成独立并行模块分别控制同步Buck电路和半桥逆变电路。通过对实验样机进行超声压缩加工实验的结果表明,系统能够准确扫描出谐振频率并实现自动频率跟踪,在此基础上启动功率控制,可以在给定的参考值下稳定运行,达到了设计的预期效果。

功率超声电源谐振频率自动跟踪技术

本文针对匹配网络对压电超声换能器谐振频率影响问题,介绍了具有电流反馈式频率跟踪功能的超声发生器的系统结构,阐述了电流反馈式频率跟踪的原理,基于AT89C52设计了相应的硬件控制电路,实现了电流反馈式频率自动跟踪方法,具有实际的工程应用价值。

单片机在超声电源频率跟踪电路中的应用研究

目前,在各种电子设备控制中单片机成为一种重要的手段,它被广泛应用在各种电子设备产品中,对于超声电源频率跟踪电路来说,单片机起着非常重要的作用,文章主要探讨的是单片机在超声电源频率跟踪电路中的应用。

东芝SAL-32B型超声电源故障分析

本文综述了东芝SAL -32B型超声电源的结构特点、技术参数以及引发的各种故障现象 ,详细列举了易损件的参数和更换条件 ,并提出了改善电源工作可靠性的方法。