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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造纸烘缸的稳定可靠在造纸行业当中十分重要，是产品获得高质量的保证。传统烘缸采用蒸汽或导热油加热等方式，加热温度较低，且热效率不高。电磁感应加热系统具有能源利用率高，可得到更高加热温度以及环境友好等优点，在造纸行业中得到了广泛的应用。 本文设计了一种基于单片机控制的电磁感应加热系统，通过硬件设计和软件的优化，达到了较高的控制品质。硬件设计包括内置式电磁烘缸的设计、单片机的选型以及基于单片机的控制电路的设计。软件设计则主要包括感应加热电源的锁相控制、电磁烘缸的加热控制。本系统运行高效稳定，加热效率高，已广泛用于实际工艺中。
上传时间： 2022-06-10
上传用户：d1997wayne
超声波换能器由于负载的变化以及外界环境的变化等因素，导致超声波电源的输出频率与谐振频率不匹配，从而使清洗效果不佳。超声波电源是超声清洗机的核心部分，为实现其高效稳定的工作，需要对其工作频率进行自动跟踪控制。为此，本文设计了基于单片机PIC16F886为控制核心的超声波电源，其额定输出功率为600W，工作频率为20kHz，并实现了对频率的实时跟踪控制。主要研究内容如下： 首先，根据超声波电源的性能指标要求，设计了超声波电源主电路系统，主电路系统由整流滤波电路、逆变电路、匹配电路等单元组成，逆变电路采用全桥逆变拓扑结构，文中对主电路系统进行了详细分析与设计，并采用Multisim仿真软件对主电路系统各个部分进行仿真。 其次，设计了超声波电源频率跟踪的控制方案，该控制方案采用锁相环频率跟踪的控制思路并结合PID控制方法。为此设计了相应的控制软件，采用C语言编写主程序、A/D转换程序、PID控制程序等。 最后，以PIC16F866单片机芯片为控制核心，设计了超声波电源控制系统，主要包括采样电路、驱动电路、单片机外围电路等，分析了其工作原理。并采用Proteus软件对控制系统进行仿真。仿真结果表明，所设计的超声波电源控制系统能实现频率自动跟踪，与超声波换能器相匹配，工作在谐振状态，达到了设计要求。
上传时间： 2022-06-11
上传用户：jason_vip1
Abstract: A sliding mode observer and fractional-order phase-locked loop (FO-PLL) method is proposed for the sensorless speed control of a permanent magnet synchronous motor (PMSM).The saturation function is adopted in order to reduce the chattering phenomenon caused by the sliding mode observer. In this proposed FO-PLL, method, a regulable fractional order r is involved, which means that the FO-PLL provides an extra degree of freedom. In fact, the conventional phase-locked loop (PLL) applied in sensorless PMSM control can be seen as a special case of the proposed FO-PLL. By selecting a proper fractional order r a better performance may be achieved. The computer simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.Key words: fractional calculus; fractional order phase-locked loop; sensorless control; sliding mode observer; permanent magnet synchronous motor; speed controll
上传时间： 2022-06-18
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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： 2022-06-18
上传用户：d1997wayne
随着经济的发展，人民生活水平已经大幅提高，目前私家车的数量急剧增加，同时带来了大量随之而来的交通问题。毫米波调频连续波雷达（FMCW）结合了毫米波和调频连续波雷达的优点，分辨率高及易小型化使其在车在雷达领域具有广阔的市场前景和出色的发展空间。本文在前人研究的基础上，研究了24GHz车载雷达射频前端的搭建，结合ADS仿真确定了发射组件与接收组件形式，并为射频系统提出指标。射频前端工作频率为24GHz-24.5SGHz，发射采用单级震荡式，发射功率要求达到10dBm：接收采用零中频接收，选取基带信号带宽1MHz，灵敏度-90dBm；发射接收天线增益皆为20dB左右，主副瓣差距15dB以上。使用UMS公司的CHV2421-QDG.CHR2421-QEG作为发射接收组件，Avago公司的ADF4158用于锁相环，ADP3300用于3.0V供电，通过单个组件的设计调试，确定整板的设计，将24GHz车载雷达收发组件布置在同一电路板上，最终满足指标要求。完成了24GHz-24.5GHz天线的设计，采用了阵列矩形微带贴片天线的形式，实现了车载雷达对天线高增益且小型化的要求。这些工作最终组成了24GHz车载雷达射频前端。
上传时间： 2022-06-20
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目前以IGBT为开关器件的串联谐振感应加热电源在大功率和高频下的研究是一个热点和难点，为弥补采用模拟电路搭建而成的控制系统的不足，对感应加热电源数字化控制研究是必然趋势。本文以串联谐振型感应加热电源为研究对象，采用T公司的TMS320F2812为控制芯片实现电源控制系统的数字化。首先分析了串联诺振型感应加热电源的负载特性和调功方式，确定了采用相控整流调功控制方式，接着分析了串联诺振逆变器在感性和容性状态下的工作过程确定了系统安全可靠的运行状态。本文设计了电源主电路参数并在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了整个系统，仿真分析了串联谱振型感应加热电源的半压启动模式及锁相环频率跟踪能力和功率调节控制。针对感应加热电源的数字控制系统，在讨论了晶闸管相控触发和锁相环的工作原理及研究现状下详细地分析了本课题基于DSP晶闸管相控脉冲数字触发和数字锁相环（DPL）的实现，得出它们各自的优越性，同时分析了感应加热电源的功率控制策略，得出了采用数字PI积分分离的控制方法。本文采用T1公司的TMS320F2812作为系统的控制芯片，搭建了控制系统的DSP外围硬件电路，分析了系统的运行过程并编写了整个控制系统的程序。最后对控制系统进行了试验，验证了理论分析的正确性和控制方案的可行性。
上传时间： 2022-06-20
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直接调制将基带信号直接转换为射频信号，不需要二次频率变换，与上变频方式相比系统结构简单，降低了对滤波器的要求，具有体积小，重量轻，成本低等明显的优点.1/Q正交调制的关键指标是误差矢量（EVM：Error Vector Magnitude）.本文研究的是微波波段的直接调制技术。利用基带对L波段和s波段几个不同的载波进行直接调制。首先，在阐述1/Q正交调制基本原理的基础上，通过对误差矢量和邻近信道功率泄漏的详细分析，定性、定量地讨论了各种非理想电路因素（如相位不平衡、幅度不平衡、直流偏差等）对调制器性能的影响；其次，介绍了锁相环的工作原理和基本组成部分，包括锁相环的设计和环路滤波器的设计，特别详述了电荷泵锁相频率源；第三，介绍了采用直接调制技术模拟卫星信号的射频前端的设计；最后，对整个直接射频调制系统进行测试，结果基本上达到了课题要求。关键词：微波锁相环，相位噪声，直接调制
标签： 射频调制
上传时间： 2022-06-20
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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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本文以感应加热电源为研究对象，阐述了感应加热电源的基本原理及其发展趋势。对感应加热电源常用的两种拓扑结构-电流型逆变器和电压型逆变器做了比较分析，并分析了感应加热电源的各种调功方式。在对比几种功率调节方式的基础上，得出在整流侧调功有利于高频感应加热电源频率和功率的提高的结论，选择了不控整流加软斩波器调功的感应加热电源作为研究对象，针对传统硬斩波调功式感应加热电源功率损耗大的缺点，采用软斩波调功方式，设计了一种零电流开关准诺振变换器ZCS-QRCs（Zero-current-switching-Quasi-resonant）倍频式串联 振高频感应加热电源。介绍了该软斩波调功器的组成结构及其工作原理，通过仿真和实验的方法研究了该软斩波器的性能，从而得出该软斩波器非常适合大功率高频感应加热电源应用场合的结论。同时设计了功率闭环控制系统和PI功率调节器，将感应加热电源的功率控制问题转化为Buck斩波器的电压控制问题。针对目前IGBT器件频率较低的实际情况，本文提出了一种新的逆变拓扑-通过IGBT的并联来实现倍频，从而在保证感应加热电源大功率的前提下提高了其工作频率，并在分析其工作原理的基础上进行了仿真，验证了理论分析的正确性，达到了预期的效果。另外，本文还设计了数字锁相环（DPLL），使逆变器始终保持在功率因数近似为1的状态下工作，实现电源的高效运行。最后，分析并设计了1GBT的缓冲吸收电路。本文第五章设计了一台150kHz，10KW的倍频式感应加热电源实验样机，其中斩波器频率为20kHz，逆变器工作频率为150kHz（每个IGBT工作频率为75kHz），控制孩心采用TI公司的TMS320F2812 DSP控制芯片，简化了系统结构。实验结果表明，该倍频式感应加热电源实现了斩波器和逆变器功率器件的软开关，有效的减小了开关损耗，并实现了数字化，提高了整机效率。文章给出了整机的结构设计，直流斩波部分控制框图，逆变控制框图，驱动电路的设计和保护电路的设计。同时，给出了关键电路的仿真和实验波形。
上传时间： 2022-06-22
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