工業(yè)級別超聲波電源發(fā)生器寬頻自適應(yīng)大功率機械加工超聲波電源的意義、背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;并與市場上只能匹配固定換能器的傳統(tǒng)超聲波電源進(jìn)行比較，提出可以對諧振頻率為15kHz-40kHz的任意換能器進(jìn)行匹配;對整流調(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)行計算分析和器件選取;根據(jù)典型機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)級別超聲波電源發(fā)生器利用Matlab/Simulink軟件對裝置整體電路拓?fù)浜?a target="_blank">控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗證，仿真結(jié)果驗證了本文設(shè)計的寬頻自適應(yīng)大功率機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)計了粗精結(jié)合變步長的頻率跟蹤算法，實現(xiàn)了諧振頻率跟蹤速度更快精度更高，實時保證換能器處于諧振狀態(tài)。

工業(yè)級別超聲波電源發(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)渥鳛橹麟娐返暮诵模醒胫骺貑卧ㄟ^控制BUCK調(diào)壓電路驅(qū)動信號的占空比，進(jìn)行輸出功率調(diào)節(jié);通過控制逆變電路驅(qū)動信號的頻率，來調(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)級別超聲波電源發(fā)生器基于上述硬件平臺，本文開發(fā)了對超聲波電源工作和換能器諧振實時監(jiān)控的應(yīng)用軟件平臺，可實現(xiàn)基本參數(shù)設(shè)置、故障判斷、實時顯示輸出功率和頻率、歷史數(shù)據(jù)存儲等功能。并在實驗室和工廠完成系統(tǒng)性能測試，試驗結(jié)果滿足現(xiàn)場機械加工要求，各項功能均達(dá)到了本文的設(shè)計目標(biāo)。

工業(yè)級別超聲波電源發(fā)生器

審核編輯 黃宇