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新型大功率超声波发生器设计

作 者: 彭强
导 师: 苏学成;王海霞
学 校: 山东科技大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 超声波除垢 扫频跟踪 大功率超声波发生器 IGBT
分类号: TB559
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 55次
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内容摘要


在石油、化工、冶金、热电、制糖、食品等行业中,换热传热设备、蒸发冷却设备及金属管道内的结垢问题一直是行业的一大难题。由于积垢传热效能差,给工业生产带来不必要的巨大开支。超声波除垢方法与传统除垢方法相比,具有节省资金、节约能源、减少环境污染等优势。超声波除垢设备由超声波发生器和换能器两部分组成。超声波发生器为换能器供电,换能器将电能转换成动能。本文主要对大功率超声波发生器进行了理论分析与设计。首先,简要介绍了超声波发生器原理;提出了多种功率放大电路结构,并进行了选择;总结了多种频率跟踪方法,并在此基础上设计了一种频率扫描跟踪方式;讨论多种功率调节方式,并确定了最终本设计中的方案;对功率开关器件IGBT进行了选型,并进行了可行性分析;探讨了IGBT的驱动与保护技术,并进行了电路设计;详细介绍了频率跟踪电路的设计。然后,提出设计一款2kW/20kHz样机,对主要设计内容,比如:整流滤波电路、逆变器电路、匹配电路的设计及器件选型进行了详细的介绍。最后,在PSpice环境下对设计方案进行了仿真,并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了设计方案的可行性。本文中提到的频率跟踪电路、IGBT大功率设计方案等与过去的设计有所不同,解决了传统超声波发生器频率跟踪困难、功率低等问题。除此之外,论文对超声波发生器的设计过程进行了详尽的介绍,这在过去的论文中是没有的。因此,本文具有一定的参考价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-16
  1.1 超声波防除垢原理  11-12
  1.2 超声波发生器的发展  12-14
  1.3 超声除垢设备组成原理  14-15
  1.4 超声波发生器技术指标  15-16
2 整流滤波电路设计  16-24
  2.1 整流滤波电路方案  16
  2.2 电容器计算  16-18
  2.3 仿真  18-20
  2.4 改进方案  20-23
  2.5 结论  23-24
3 逆变电路设计  24-38
  3.1 逆变器拓扑  24-27
  3.2 全桥逆变电路分析  27-29
  3.3 功率调节方式研究与选择  29-30
  3.4 IGBT选型  30-33
  3.5 逆变器保护技术  33-35
  3.6 逆变电路参数计算  35-38
4 IGBT驱动与频率跟踪电路设计  38-54
  4.1 频率跟踪方案研究  38-43
  4.2 频率跟踪总结与方案确定  43-45
  4.3 扫描频率跟踪电路设计  45-47
  4.4 温度保护  47-48
  4.5 EXB841驱动电路设计  48-54
5 超声波发生器与换能器的匹配设计  54-62
  5.1 阻抗匹配  54-58
  5.2 调谐匹配  58-62
6 实验结果分析与总结  62-66
  6.1 PSpice与Simulink  62
  6.2 实验结果分析  62-64
  6.3 结束语  64-66
致谢  66-67
攻读硕士期间主要成果  67-68
参考文献  68-70

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 超声工程 > 超声的应用
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