qq_29041843的博客

以 STM32F767 为主控制器的主控系统，对超声波电源的工作状态进行控制与调节；利用英飞凌隔离型驱动芯片2ED020I12-FA 设计了 IGBT 全桥驱动电路，对 IGBT 进行安全可靠的驱动；同时设计了模数混合采集电路，实现电压电流有效值、相位差信息的采集，为反馈控制提供反馈量。

本课题分析了超声波电源负载的阻抗特性，设计了调谐匹配电路来补偿换能器的容抗提高 了功率因数，并通过主变压器的设计对负载进行阻抗匹配提高了功率传输效率。本文在研究超 声波电源的功率控制中，采用了基于移相 PWM（PS-PWM）策略的功率控制方法，通过对移 相角的调节与控制实现了输出功率与给定功率保持一致。超声波电源在工作过程中必须实时跟 踪负载谐振频率的变化，并调整开关频率与之保持同步。本文研究了超声波电源频率自动跟踪 的几种方法，通过分析比较确定相位法在此系统中为最佳方案，并重新设计了基于相位方案实 现频率跟踪的方法，改进了硬件电路和控制程序，实验结果表明频率跟踪效果良好。

本文首先从超声波换能器电学等效电路出发，分析了换能器的阻抗特性，并 利用Matlab/Simulink仿真平台讨论了不同的匹配方式及参数对系统的机电耦合系 数的影响，选择了一种较为合理的匹配网络及参数，为超声波换能器谐振频率自 动跟踪实现提供了基础。其次，基于Matlab/Simulink环境下在超声波换能器的系 统仿真模型基础上，引入PI模块建立了谐振频率自动跟踪闭环系统的Simulink仿 真模型。通过对PI参数的整定，模拟启动和参数扰动两种情况进行研究，仿真结 果验证了基于PI控制算法的谐振频率自动跟踪策略的有效性。