工業(yè)級(jí)別超聲波電源發(fā)生器寬頻自適應(yīng)大功率機(jī)械加工超聲波電源的意義、背景及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀;并與市場(chǎng)上只能匹配固定換能器的傳統(tǒng)超聲波電源進(jìn)行比較，提出可以對(duì)諧振頻率為15kHz-40kHz的任意換能器進(jìn)行匹配;對(duì)整流調(diào)壓電路、高頻逆變電路、阻抗匹配電路和電壓電流采樣電路的硬件參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析和器件選取;根據(jù)典型機(jī)械加工換能器的阻抗和諧振頻率，確定本文的寬頻自適應(yīng)大功率機(jī)械加工超聲波電源裝置的輸出頻率為15kHz-40kHz，最大輸出功率為2kW。

工業(yè)級(jí)別超聲波電源發(fā)生器利用Matlab/Simulink軟件對(duì)裝置整體電路拓?fù)浜?a target="_blank">控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的寬頻自適應(yīng)大功率機(jī)械加工超聲波電源系統(tǒng)的正確性和可行性，仿真研究發(fā)現(xiàn)恒功率模式下，設(shè)定功率后，通過(guò)PI調(diào)節(jié)，電源很快達(dá)到設(shè)定功率，并且穩(wěn)定輸出;設(shè)計(jì)了粗精結(jié)合變步長(zhǎng)的頻率跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)了諧振頻率跟蹤速度更快精度更高，實(shí)時(shí)保證換能器處于諧振狀態(tài)。

工業(yè)級(jí)別超聲波電源發(fā)生器本套裝置的硬件開發(fā)以單相BUCK調(diào)壓電路和全橋逆變拓?fù)渥鳛橹麟娐返暮诵?，中央主控單元通過(guò)控制BUCK調(diào)壓電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，進(jìn)行輸出功率調(diào)節(jié);通過(guò)控制逆變電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，來(lái)調(diào)整高頻逆變電路輸出的電壓頻率，使換能器工作在諧振的狀態(tài)。

工業(yè)級(jí)別超聲波電源發(fā)生器基于上述硬件平臺(tái)，本文開發(fā)了對(duì)超聲波電源工作和換能器諧振實(shí)時(shí)監(jiān)控的應(yīng)用軟件平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)基本參數(shù)設(shè)置、故障判斷、實(shí)時(shí)顯示輸出功率和頻率、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。并在實(shí)驗(yàn)室和工廠完成系統(tǒng)性能測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果滿足現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械加工要求，各項(xiàng)功能均達(dá)到了本文的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

工業(yè)級(jí)別超聲波電源發(fā)生器

審核編輯 黃宇