在特殊形状物体清洗过程中,超声清洗是一种新型的清洗方法.超声波发生器作为超声清洗电源,是超声波清洗设备的重要组成部分.本文针对超声波发生器研制中存在的关键技术问题,分别对主回路、声学系统谐振频率自动跟踪系统和输出功率控制系统进行研究和设计,并且进行了实验验证与分析.主回路是超声波发生器功率传输系统,它的可靠性对整个系统十分关键.论文主要对EMI滤波电路、APFC、逆变桥、高频脉冲变压器和匹配网络进行研究和设计.在超声波发生器中,声学系统谐振频率自动跟踪技术是保证输出效率的关键因素.论文在分析压电陶瓷换能器在谐振点附近等效电路的基础上,采用相位控制频率调制技术,利用数字锁相环建立了一种新型的包含鉴相、低通滤波、压控振荡器、调节器的动态频率自动跟踪系统,使超声波发生器工作在最佳状态.当被清洗物件放入清洗槽中之后,由于超声波发生器的负载发生了变化,导致其输出功率随之降低.这样就会影响到清洗的效果,为了解决这个问题就必须对输出功率进行控制.本文巧妙的利用了APFC电压反馈网络可以调节输出电压的特性,采用单片机控制数字电位器的方法调节APFC的电压反馈网络的参数,从而达到控制输出功率的目的.在理论分析和电路设计的基础上,研制了一台500W超声波发生器样机.本样机基本实现了声学系统谐频率自动跟踪,显著提高了换能器的转换效率;同时实现了功率控制,降低了超声波发生器功率损耗,减少了体积,增加了输出功率监控,促进了较大功率超声波发生器的发展.
标签： 超声波发生器
上传时间： 2022-05-23
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感应加热技术是20世纪初才开始应用于工业部门的，它通过电磁感应原理和利用涡流对工件进行加热，是制造业和材料加工中的一种重要手段。目前感应加热电源在金属熔炼、铸造、锻造、透热、淬火、弯管、烧结、表面热处理、钎焊以及晶体生长等行业得到了广泛的应用。随着微机技术和IGBT器件的发展，新型中频感应加热电源成为研究的重点。 本文以中频串联谐振感应加热电源为研究对象，采用单片机C8051f300和脉冲输出芯片SG3525相结合的方式，增加了IGBT驱动电路的设计和限频保护电路的设计。实现了感应加热电源的数字化控制，为感应加热电源系统的数字化、信息化、智能化提供了优质、可靠的技术基础。 论文先介绍了感应加热电源的基本原理以及感应加热技术的发展动态。针对30kW/10kHz-30kHz中频感应加热电源的主电路和控制电路进行了设计，然后通过对感应加热电源中的主电路拓扑结构进行分析，比较串联谐振逆变电路与并联谐振逆变电路的优缺点，选择了更适合中频感应加热电源的串联谐振逆变电路。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。 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PWM调功对感应加热电源进行恒流调节。论文是以单片机80C51f330为控制核心的硬件控制平台，包括频率、占空比可调并通过数码管显示、保护电路、驱动电路、显示电路等外围电路。在此基础上编写了相应的程序，完成了样机，并进行了整机调试，可以达到顺利加热。 通过实测波形的分析，实验限频电路可以很好的使电源工作在感性状态，驱动电路的驱动能力很好，增加了系统的安全性。系统硬件电路可靠，程序运行良好。
上传时间： 2022-05-30
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在各种显示技术中，以液晶显示器(LiquidCrystalDisplay)为代表的平板显示器发展最快、应用最广。而在高分辨率的液晶显示器中，为了提高显示画面的质量。人们在每个显示像素上设计了一个非线性的有源薄膜晶体管(TFT―ThinFilmTransistor)来对每一个液晶像素进行独立驱动。因此，这种液晶显示器被称为TFT-LCD。 本文利用苏州友达光电有限公司提供的TFT液晶模块和背光源逆变器，设计并制作了由可编程门阵列(FPGA―FieldProgrammableGateArray)和单片机控制的显示系统。为此，首先深入分析了TFT-LCD的驱动原理，针对苏州友达光电有限公司提供的低压差分信号(LVDS―LowVoltageDifferentialSignaling)接口方式的液晶模块，又进一步分析了LVDS接口信号原理。 在深入分析了液晶显示器驱动原理和LVDS接口特性的基础上，基于FPGA设计了控制显示器行/场同步信号和显示像素信号输出LVDS接口的驱动电路，并采用高性价比的FPGA芯片EP1C3T144和LVDS发送器芯片DS90C387制作和调试了相应的电路。 同时，苏州友达光电有限公司为液晶显示模块的CCFL(ColdCathodeFluorescentLamp)背光源提供一块逆变器。针对该逆变器，本文设计了基于单片机、D/A转换器和三端可调稳压电源模块的输出可调的直流稳压电源来控制逆变器的工作，从而实现了对背光源亮暗的调节。该电源电路能将输出的电压值的大小用数码管实时的显示出来。 经过实际调试运行，本文设计的LVDS接口的TFT液晶显示模块驱动电路，和单片机控制的直流稳压可调电源，能够有效驱动TFT-LCD，并控制其像素的显示。
上传时间： 2022-05-31
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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
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上传时间： 2022-06-18
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超声波电机（Utrasonic Motor简称USM）是一种新型的微特电机，有别于传统的电磁电机。在本文引言中，说明了USM与传统电磁电机相比的主要优点、基本组成及应用前景，同时说明了开展专用USM的驱动电路研究工作的背景及主要工作内容，作者要完成设计、样品加工及应用三部分工作等，此论文就是这三部分研究工作的总结。首先，根据对驱动电路的要求，结合国内外传统压电马达驱动电路的系统方案，设计出专用超声波电机的驱动电路的系统方案。在本方案中增加了位置检测与归零单元，去掉了频率跟踪单元，采用DSP作为控制单元，整合了电机驱动信号产生、电机选择与启动、位置检测信号处理和特殊信号译码等功能，有利于电路小型化和稳定性。方案具有新颖和独特性。其次，详细介绍了利用仿真与实际调试相结合的方法，完成了推挽逆变电路及升压脉冲变压器的工程设计和调试，着重解决了浪涌及功率开关管保护等问题，注意了变压器绕制工艺与漏感的关系。采用DSP芯片实现了多种控制和软、硬件结合，给出了用C语言编写的程序，重点解决了程序的调试与抗干扰问题。采用独特的数字编码方法，实现了位置检测的结构设计，完成了性能初步调试以及与DSP组成闭环系统，消除电机不断步进引起的空间位置上的积累误差，实现了电机步进误差归零的技术要求。设计了电路工程板图，完成了样机两台的加工和调试工作，与超声波电机进行了匹配调试实验，重点解决了阻抗匹配问题，达到了驱动电路的设计指标，实现了设计、加工、匹配调试三解工作的基本，aCn.coinal最后，根据前一段工作，提出了一些今后工作的意见，特别是工程应用化与集成化方面的研究想法。关键词：超声波电机，驱动电路，DSP，脉冲变压器，位置检测与归等
上传时间： 2022-06-18
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双足步行机器人（Biped Walking Robot）是一种仿人机器人，是移动式机器人领域中一类重要的仿生系统。双足步行机器人作为一种移动式机器人，它与轮式，履带式机器人相比有许多优点与优越性。由于双足步行机器人的行走具有独特的适应性和拟人性，其行走控制成为当今研究的热点。步行运动模式与运动控制是影响双足步行机器人技术进步的重要问题，也是双足步行机器人成功而有效地实现稳定步行的理论基础和技术关键。本文针对双足步行机器人步行模式生成与步行控制相关问题进行了研究，并在虚拟现实的实验环境中实现了机器人以给定步行模式的行走。取得的主要科研成果有：第一：基于平面倒立摆线性模型的双足步行机器人步行运动模式生成。本文对双足步行机器人的动力学模型进行了简化，采用平面倒立摆的线性化模型作为双足步行机器人步行模式生成的简化模型。设计了基于倒立摆线性化模型步行模式生成算法，对双足步行机器人前向行走，侧向行走与拐弯行走的腰部重心位置轨迹与速度轨迹进行了规划。对于双足步行具有双脚作支撑期的特点，本文采用了七次多项式插值，分两阶段对具有双脚支撑期的步行运动的腰部运动轨迹进行规划，实现了期望的运动模式。第二：基于小脑模型控制器的双足步行机器人逆运动学控制系统。本文针对双足步行机器人腿部逆模型求解问题，提出一种基于小脑模型连接控制网络CMAC（Cerebellar Model Articulation Controller）的机器人逆运动学控制方法。机器人腿部正运动学模型采用Denavit-Hartenberg方法进行建模，在建立双足步行机器人正运动学模型基础上，设计了基于CMAC的控制系统。系统采用两个CMAC直接控制机器人的腿部运动。两个CMAC逆模型控制器分别逼近步行机器人支撑腿与摆动腿的逆模型，实现了对腰部运动轨迹的跟踪控制。第三：基于虚拟现实环境的双足步行机器人行走控制实验。
上传时间： 2022-06-19
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IGBT驱动保护电路作为变频器主回路和控制回路之间的接口电路，具有承接前后作用.设计好驱动保护电路对于变频器正常工作起着举足轻重的作用，死区补偿对改善变频器输出电压波形，减小输出电流谐波含量具有重要意义.本文在详细分析IGBT的结构和工作特性的基础上，以HCPL316为核心设计了一套完整的IGBT驱动保护电路，该电路具有较强驱动能力，适用于驱动中小容量的IGBT：能够对IGBT过电流、过电压提供保护，针对不同型号1GBT的开关特性，可调节适合的死区时间，防止逆变电路桥臂直通，仿真和实验证明，该驱动保护电路可以对变频器提供可靠的过流、过压保护功能；通过调节死区可调电阻，设置适合的死区时间，保证了变频器中IGBT安全可靠运行.为了减小IGBT驱动电路中产生的死区效应，本文采用基于功率因数角预测方法进行死区补偿，该方法首先通过对功率因数角的计算，确定电流矢量在三相静止坐标系中所处的位置，进而判断输出电流方向，调节IGBT控制脉冲宽度以补偿变频器死区时间，减少变频器的输出电流语波，降低电动机噪声，延长电机寿命，该方法易于软件实现、具有补偿精确等优点.在变频器控制单元中，基于常用SVPWM软件基础上，编写了功率因数角预测死区补偿算法.通过对变频器死区补偿前后的试验，证明了本文所提方法的正确性和有效性.
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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本文对家用太阳能光伏发电系统进行了研究和设计。首先在太阳能电池工作原理的基础上对其输出特性进行了仿真。根据其输出的非线性关系，阐述了最大功率点跟踪（MPPT）的原理，并结合DC-DC变换器对常用的MPPT算法进行了仿真。通过对比几种方法的优缺点，给出了一种新型MPPT算法。接着对储能蓄电池的充放电特性进行了研究，然后根据负载的要求计算了蓄电池的容量，并采用Boost变换器对其进行充电控制。其次，考虑到蓄电池组的电压等级较低，为使输出220V的交流电，通过分析几种拓扑结构，最终采用“推挽升压电路+全桥逆变”的电源设计方案以提高整个系统的效率，设计包括硬件和软件两部分。在推挽电路中介绍了各元器件参数的选择、高频变压器的设计及其控制电路等，其中PWM驱动电路输出采用图腾柱的方式以增强其驱动能力；逆变电路同样给出了功率开关管、滤波器的选取方法，并设计了过流保护和电压采样调理电路，对滤波器传递函数的仿真验证了设计的合理性。在软件设计中，基于DSP实现了MPPT控制、SPWM驱动信号的生成和P1闭环反馈控制。最后，论文给出了相关实验电路的调试结果，从中可以看出，所设计的电路实现了各部分的功能，并验证了设计的合理性。关键词：太阳能电池；最大功率点跟踪；推挽电路：SPWM：DSP
上传时间： 2022-06-19
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在一般较低性能的三相电压源逆变器中， 各种与电流相关的性能控制， 通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。同时， 这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT 实现过流保护等功能。因此在这种逆变器中， 对IGBT 驱动电路的要求相对比较简单， 成本也比较低。这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。这里主要针对TLP250 做一介绍。TLP250 包含一个GaAlAs 光发射二极管和一个集成光探测器， 8脚双列封装结构。适合于IGBT 或电力MOSFET 栅极驱动电路。图2为TLP250 的内部结构简图， 表1 给出了其工作时的真值表。TLP250 的典型特征如下：1） 输入阈值电流（ IF） ： 5 mA（ 最大） ；2） 电源电流（ ICC） ： 11 mA（ 最大） ；3） 电源电压（ VCC） ： 10～ 35 V；4） 输出电流（ IO） ： ± 0.5 A（ 最小） ；5） 开关时间（ tPLH /tPHL ） ： 0.5 μ（ s 最 大 ） ；6） 隔离电压： 2500 Vpms（最小）。表2 给出了TLP250 的开关特性，表3 给出了TLP250 的推荐工作条件。注： 使 用 TLP250 时 应 在 管 脚 8和 5 间 连 接 一 个 0.1 μ的 F 陶 瓷 电 容 来稳定高增益线性放大器的工作， 提供的旁路作用失效会损坏开关性能， 电容和光耦之间的引线长度不应超过1 cm。图3 和图4 给出了TLP250 的两种典型的应用电路。
标签： igbt
上传时间： 2022-06-20
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