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大功率超声波逆变电源的设计

作　者: 高利兵
导　师: 李军
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 超声换能器串联谐振超声逆变电源仿真
分类号: TB552
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 35次
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内容摘要

现代机械加工中超声波塑料焊接的应用越来越广泛,正成为一项非常有前景的加工技术。实现高质量、高效率的超声波焊接加工,需要高质量的超声逆变电源,而寻找正确的工作频率是高效率超声电源的关键步骤。超声换能器的谐振频率包括串联谐振频率和并联谐振频率,其中串联谐振频率又称为机械谐振频率,是换能器的最佳工作频率。在该频率上,转换效率最高。这就要求超声逆变电源能工作在该频率上。论文在仔细分析超声换能器的机电特性基础上,对谐振电路的工作特性进行了研究,旨在研制一种高效率、高质量的逆变电源。主要内容包括：(1)根据机械与电的等效原理,分析及计算超声换能器的等效电路特性和特性阻抗,所获结论是：超声换能器可以利用匹配电感平衡自身的体电容。(2)通过电路仿真的结果,证实匹配电感不仅可以平衡换能器的体电容,还可以利用串联谐振方式提升工作电压,使得振动的效果更好。(3)对超声逆变电源的控制方式进行了分析,提出了自己的控制方式。利用手动调节电位器控制工作频率,观察换能器上的电流电压波形以寻找最佳频率点,确定工作频率。(4)对可控整流环节及DC/AC逆变环节的电路设计进行了详细介绍,并对所需要的关键器件例如滤波电感、匹配电感、主变压器的设计制作作详细说明。(5)试验中,重点介绍了换能器的串联谐振频率的寻找方法。通过试验,证实了结果满足设计要求。经过实际带载工作,证明了设计方案可靠、适应性强、转换效率高,因此,该设计方案具有良好的实用和推广价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-15
  1.1 超声学的历史与发展  10-11
  1.2 超声塑料焊接技术  11-12
  1.3 国内外大功率超声波逆变电源的研究现状  12-13
  1.4 本课题的意义及主要工作  13-15
2 超声塑料焊接设备的介绍  15-22
  2.1 超声塑料焊接的组成及原理  15-16
  2.2 超声换能器的阻抗特性及匹配  16-22
    2.2.1 压电换能器的工作原理  16
    2.2.2 压电换能器的等效电路  16-18
    2.2.3 压电换能器的阻抗匹配  18-22
3. 超声逆变电源的系统设计  22-50
  3.1 超声逆变电源的工作原理  22-23
  3.2 超声逆变电源的主要要求  23
  3.3 超声逆变电源的输入回路的设计  23-32
    3.3.1 输入滤波电容的设计  24-25
    3.3.2 输入滤波电感的设计  25-27
    3.3.3 可控整流的驱动方式的设计  27-32
  3.4 超声逆变电源DC/AC回路的设计  32-50
    3.4.1 驱动方式的设计  32-35
    3.4.2 DC/AC回路的主变压器的设计  35-38
    3.4.3 匹配电感的设计  38-39
    3.4.4 控制电路的设计  39-44
    3.4.5 相关保护电路的设计  44-50
4. 超声逆变电源的实际设计及调试  50-59
  4.1 可控整流电路的调试  50
  4.2 逆变电路的调试  50-57
    4.2.1 控制电路的调试  50-51
    4.2.2 逆变回路的调试  51-57
  4.3 试验结果  57-59
5. 总结与展望  59-62
  5.1 工作总结  59-60
  5.2 工作展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-65

大功率超声波逆变电源的设计

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