基于56F803型DSP的大功率超声波电源的设计

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  针对大功率超声波电源高精度、高功率输出的特点.对超声波电源控制策略进行了改进。提出一种基于56F803型DSP的频率跟踪与功率调节相结合的周期分段移相控制策略.研究了基于此控制方法的超声波电源。

  关键词:超声波电源;频率跟踪与功率协调控制;超声波发生器;数字信号处理器;56F803

  1 引言

  随着科学的发展和技术的进步.超声波在超声焊接、超声清洗、干燥、雾化、导航、测距、育种等领域的应用日趋广泛。现在的大功率超声波电源大都采用频率跟踪控制或功率控制。这种单一控制方法不仅会降低超声波电源效率,而且会影响输出精度和强度。如何使超声波电源根据实际负载实时,动态调节输出谐振频率和功率,从而保证超声波加工等操作的要求具有重要的理论研究和实际应用价值。

  2 超声波电源系统的组成

  超声波电源系统主要由220V电源、整流滤波、高频逆变单元、匹配网络、检测电路、PWM产生电路和驱动电路组成,如图1所示。

  220V单相交流电经过二极管不可控整流电路得到直流电压,然后经过由MOSFET组成的高频逆变电路得到满足换能器要求的高频电压。为减少高频工作条件下MOSFET的开关损耗,高频逆变电路采用带辅助网络的全桥结构,如图2所示。此电路结构解决了传统零电压开关(ZVS)PWM电路变压器漏感小且滞后桥臂难于实现ZVS的问题。同时,根据电流增强原理,此电路结构可在任意负载和输入电压范围内实现零电压开关,大大减少了占空比丢失。超声波电源与换能器匹配的好坏将决定整个电路的控制效果。因此,应该对匹配网络每个参量(高频变压器匝比K,输出匹配电感Lf)进行严格的计算。匹配主要指为使发生器输出额定电功率,进行阻抗变换匹配。以及为使发生器输出最高效率进行调谐匹配。