工业级别超声波电源发生器

工业级别超声波电源发生器宽频自适应大功率机械加工超声波电源的意义、背景及国内外研究现状;并与市场上只能匹配固定换能器的传统超声波电源进行比较，提出可以对谐振频率为15kHz-40kHz的任意换能器进行匹配;对整流调压电路、高频逆变电路、阻抗匹配电路和电压电流采样电路的硬件参数进行计算分析和器件选取;根据典型机械加工换能器的阻抗和谐振频率，确定本文的宽频自适应大功率机械加工超声波电源装置的输出频率为15kHz-40kHz，最大输出功率为2kW。

工业级别超声波电源发生器利用Matlab/Simulink软件对装置整体电路拓扑和控制系统进行仿真验证，仿真结果验证了本文设计的宽频自适应大功率机械加工超声波电源系统的正确性和可行性，仿真研究发现恒功率模式下，设定功率后，通过PI调节，电源很快达到设定功率，并且稳定输出;设计了粗精结合变步长的频率跟踪算法，实现了谐振频率跟踪速度更快精度更高，实时保证换能器处于谐振状态。

工业级别超声波电源发生器本套装置的硬件开发以单相BUCK调压电路和全桥逆变拓扑作为主电路的核心，中央主控单元通过控制BUCK调压电路驱动信号的占空比，进行输出功率调节;通过控制逆变电路驱动信号的频率，来调整高频逆变电路输出的电压频率，使换能器工作在谐振的状态。

工业级别超声波电源发生器基于上述硬件平台，本文开发了对超声波电源工作和换能器谐振实时监控的应用软件平台，可实现基本参数设置、故障判断、实时显示输出功率和频率、历史数据存储等功能。并在实验室和工厂完成系统性能测试，试验结果满足现场机械加工要求，各项功能均达到了本文的设计目标。

工业级别超声波电源发生器

审核编辑 黄宇