超聲波是一種能量存在的方式，超聲波通過高頻的振動作用于水介質，從而產生超聲空化效應，這種空化效應已經在超聲波清洗中得到應用，或者超聲波作用于傳聲媒介當中，能夠引起媒介之間發生不同的效應，已經在基礎學科研究和工程應用開發都表示出非常廣闊的應用前景[12]。按照超聲波研究內容上劃分，可以分為功率超聲和檢測超聲兩大領域Bl]。檢測超聲是工業及醫學檢查的一種方法之一，也被認為是弱超聲的“被動應用”，功率超聲主要是通過超聲接觸對接觸面進行高頻的振動摩擦，以改變介質的一些特性，所以功率超聲也被稱為“主動應用”[]。本課題主要是針對功率超聲波換能器進行研究。超聲波的產生主要依靠的是超聲波換能器。超聲波換能器是一種能夠進行機、電能量或者聲、電能量轉換的器件。對于功率超聲換能器而言，換能器通過壓電材料的壓電效應將輸入的高頻電能轉換成高頻振動的機械能量。換能器的種類有很多，應用的領域也不相同，如磁致伸縮超聲換能器間，壓電陶瓷換能器等等。目前研究最為廣泛的是壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器是依靠壓電陶瓷的壓電效應及逆壓電效應來實現能量的轉換。壓電陶瓷的壓電效應是由它的內部結構引起的，壓電材料主要有鈦酸鋇、錯鈦酸鉛、偏銳酸鉛、銳酸鉀鈉、鈦酸鉛等]。這些電介質在某一恰當的方向施加一定的外力時，會引起內部電極分布狀態發生改變，在介質的相對表面上會出現和外力成正比且極性相反的帶電電荷，這種由外力引起的電介質的現象叫做壓電效應則。相反，若在電介質上某一恰當的方向加上一定強度的外電場時，會引起電介質內部電極分布發生相應的變化，從而產生和外電場強度成正比的應變效應，這種由于外電場引起的電介質的應變現象叫做逆壓電效應]。功率超聲換能是超聲學領域中一個重要的分支學科。本課題主要針對壓電陶瓷式功率超聲波換能器展開研究。20世紀初期超聲波技術開始出現，而我國50年代才開始進行大功率超聲的研究[]。隨著科學技術的發展特別是電子技術的發展，如單片機、DSP、FPFA等微處理器得快速發展，微處理器功能越來越強大，運算速度越來也快，以及IGBT、MOSFET等功率器件的快速發展，功率器件的容量不斷的增加，響應速度不斷的提高。對超聲波發生器的要求也越來越高，體積越來越小，功能越來越強大，越來越智能，可靠性進一步提高。
標簽： 超聲波換能器
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波電源廣泛應用于超聲波加工、診斷、清洗等領域，其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉變為機械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載，因此換能器與發生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態。串聯匹配能夠有效濾除開關型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應用較為廣泛。但是環境溫度或元件老化等原因會導致換能器的諧振頻率發生漂移，使諧振系統失諧。傳統的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內部動態支路工作在非諧振狀態，導致換能器功率損耗和發熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調節逆變器開關頻率的同時應改變匹配電感才能使諧振系統工作在最高效能狀態。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數存在的缺點，本文應用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關系建立數學模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關系動態選擇換能器匹配電感的方法。經過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調節電抗值。并給出了實現這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812為核心設計出實現這一原理的超聲波逆變電源。實驗結果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現電抗值隨電抗控制度線性無級可調，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復合控制策略，穩態時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現功率連續可調。該超聲波換能系統能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發生漂移系統仍能保持工作在最佳狀態，具有實際應用價值。
上傳時間： 2022-06-18
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從并網逆變器主電路和同步發電機等效電路的對應關系出發，提出模擬同步發電機轉子的運動方程、有功－頻率下垂特性與無功－電壓下垂特性的虛擬同步發電機（ＶＳＧ）外環控制策略。 引入虛擬阻抗模擬同步發電機定子電氣方程的電壓環，和基于準比例諧振控制器的電流環共同構成應用于儲能系統并網逆變器的ＶＳＧ 控制策略。 建立應用于儲能系統并網逆變器的 ＶＳＧ 動態小信號模型，分析其參與電網需求響應的機理。 推導得出 ＶＳＧ 參與電網調壓／ 調頻需求響應的動態模型，為研究電網電壓／ 頻率波動時 ＶＳＧ 無功／ 有功輸出特性提供依據；進而在保證有功環、無功環的穩定性與調壓／ 調頻動態性能的條件下，總結得到 ＶＳＧ 關鍵參數的整定方法。 最后通過仿真與實驗驗證了所提 ＶＳＧ 參與電網調壓／ 調頻動態模型的正確性與參數整定方法的有效性。
上傳時間： 2022-07-04
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基于互補PWM控制的Buck_Boost雙向變換器在超級電容器儲能中的應用
標簽： pwm buck_boost雙向變換器 超級電容器
上傳時間： 2022-07-09
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采用SigmaDesigns EM8511媒體處理芯片的支持MPEG4的便攜式多媒體播放器，利用嵌入式操作系統．運用自行開發的應用軟件和底層設備驅動程序。能支持多種格式的流媒體，具有功耗低、穩定性高、成本低和體積小等特點
上傳時間： 2013-05-21
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由于目前尚未有文獻對以上三類控制器進行詳細的研究比較,因此該文利用MATLAB中Simulink的模塊函數建立了以上三類滯環電流控制器的仿真模型,對以上三類控制器進行詳細的仿真研究,探討其各方面性能的優劣. 通過對基于空間矢量調制的三相滯環電流控制器(SVMHCC)的仿真研究表明,當其外滯環寬度太小時,三相電流容易產生畸變,三相總開關次數反而較小;當其外滯環寬度太大時,三相電流能夠得到有效控制,但是最大電流誤差和三相總開關次數增加,因此選擇外滯環寬度時需要綜合考慮控制器的控制性能、最大電流誤差和三相總開關次數等因素.但是由于需要考慮的因素大多而且它們相互制約,因此如何選擇合適的外滯環寬度就成為SVMHCC中難以解決的問題. 在仿真研究的基礎上,該文提出了改進方案.仿真和實驗結果均表明,改進的滯環電流控制器綜合了以上幾種控制器的優點,具有三相總開關次數低、開關頻率變化規則、三相控制對稱和能有效控制三相最大電流誤差等優點.
上傳時間： 2013-06-07
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隨著新型電力電子器件的不斷涌現和計算技術的不斷發展,高性能的異步電動機調速系統得到了廣泛的應用.而高壓變頻調速是近幾年剛剛開始應用的一種高新技術,不僅解決了大功率風機、水泵的軟起動和調速問題,而且節能顯著,具有較大的應用市場和廣闊的發展空間.該文首先對高壓變頻調速存在的對電網、電機和用電設備產生電磁污染的問題進行認真的分析,并針對高壓變頻調速系統存在的問題,根據增加電壓矢量種類,能降低高壓交流電輸出諧波的原理,采用了功率單元串聯的方法,設計出一種適用于風機和水泵調速的新型拓撲結構的高壓變頻器,供給普通異步電動機做調速驅動.測試結果表明,這種新型變頻器的輸出電壓波形符合實際的要求,解決了由于高壓變頻調速由于輸出諧波引起的電磁污染問題.該變頻器的拓撲結構復雜,主控制器的計算繁瑣、數據傳輸量大和控制難度高.為了得到良好的控制性能,該文結合同類產品,設計出以雙DSP(TM320F240)為核心的主控制器和系統總控制結構,同時給出了控制系統的軟件流程圖.最后,舉例說明功率單元串聯的新型高壓變頻器在風機上應用,論證了該高壓變頻調速系統的經濟效益和社會效益以及廣闊的應用前景.
上傳時間： 2013-07-26
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超級電容器是一種介于電池和靜電電容之間的新型儲能元件，其功率密度比電池高數十倍，能量密度比靜電電容高數十倍。具有充放電速度快、對環境無污染、循環壽命長等優點，有希望成為21世紀的新型綠色能源。 設計了一個主回路以BUCK降壓電路為主，控制回路以單片機89C51為核心的超級電容器充放電測試系統，用于測試超級電容器充放電性能。本系統通過檢測超級電容器的端電壓、電流和溫度，并將采集到的信號由ADC0809轉換為數字信號，送入89C51分析處理后，再經DAC0832輸出，調節脈寬調制器TL494的電壓信號，調整PWM的輸出值，控制BUCK轉換電路中MOSFET功率開關的占空比，從而改變輸出直流電壓的大小，實現恒流控制。超級電容器充電方法采用分階段恒流充電，依照充電狀態的不同，適時調整充電電流大小，避免過充電造成超級電容器損害。在其控制方法和實現手段上，主要通過單片機的設定值與實測值的比較來控制電路的輸出，也可以通過模糊控制技術來實現，并用MATLAB進行了仿真實驗，仿真結果證明采用模糊控制能夠取得更好的效果。在整個系統的保護功能方面，采用了過壓、過流以及過熱等的保護方法，實現軟硬件對系統的保護。 利用本測試系統可以對超級電容器進行恒電流充放電，其充放電曲線基本上呈現線性。模糊控制能針對電容器充電狀態的不同，適時給予不同的充電電流，不至于發生大電流過充造成超級電容器受損的情況，確保使用壽命。 解決了系統的電磁兼容，從而能夠保證系統能夠安全可靠地工作。在電路裝置硬件電路、軟件以及印制電路板設計中所采取了一些抗干擾措施，可以有效地預防一些干擾帶來的誤差，提高了系統的可靠性和穩定性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的飛速發展,越來越多的電力電子裝置被廣泛應用到各個領域,其中相當一部分負荷具有非線性或具有時變特性,使電網中暫態沖擊、無功功率、高次諧波及三相不平衡問題日趨嚴重,給電網的供電質量造成嚴重的污染和損耗.因此,對電力系統進行諧波抑制和無功補償,提高電網供電質量變得十分重要.電力有源濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)與無源濾波器相比,APF具有高度可控制和快速響應特性,并且能跟蹤補償各次諧波、自動產生所需變化的無功功率和諧波功率,其特性不受系統影響,無諧波放大威脅.并聯型電力有源濾波器(Shunt Active Power Filter,簡稱SAPF)更是得到了廣泛的應用. 近年來,自適應算法中的遞推最小二乘法(簡稱RLS)應用越來越廣泛,該算法簡單,收斂速度快.應用基于RLS自適應算法的濾波器(簡稱RLS濾波器),可以快速有效的濾除雜波,同時自動調整濾波器參數,不斷改進濾波性能,最終得到所需的信號. 本文研究了基于平均功率和RLS自適應算法的并聯型有源濾波器.它的參考電流是一個同電網相電壓同相位的三相平衡的有功電流,它包含兩個分量:一個是由實測的三相負載瞬時功率計算得到的,基于平均功率算法的電網應該為負載各相提供的有功電流瞬時參考值；另一個是為了維持有源濾波器中逆變器的直流母線電壓基本恒定,主要通過RLS濾波器計算得出的電網各相應該提供的有功電流瞬時參考值.兩個分量的計算共同構成了該有源濾波器參考電流的計算.補償電流指令值與實際補償電流比較生成控制逆變橋工作的PWM脈沖,生成補償電流,達到補償負載無功和抑制諧波的目的. 應用RLS濾波器得到維持直流母線電壓恒定的直流側有功系數A<,dc>,克服了傳統PI控制中參數難以得到且由于參數過于敏感而導致補償后電流紋波太大的問題.使得當穩態時SAPF自身的功率損耗和暫態負載變化時因為直流側電容提供電網和負載之間的有功功率差而引起的電壓的波動迅速反饋到指令電流的計算中.RLS算法收斂快,SAPF實時性大大提高.基于該方法的SAPF結構簡單,無需鎖相器. 根據本文的算法應用MATAB建立了仿真系統,仿真結果表明基于該算法的SAPF的可行性和實時性.
上傳時間： 2013-04-24
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隔離升壓DC-DC變換器在電動汽車、儲能系統、可再生能源發電以及超導儲能系統等領域有廣闊的應用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡稱IBFBC)為研究對象，針對隔離升壓型變換器的拓撲結構、起動問題、隔離變壓器漏感問題、軟開關問題和輸入電感磁復位問題等進行了系統深入的研究，解決了這一類拓撲所共有技術問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓撲族，分析比較了各種拓撲的特點，確定了以IBFBC為研究對象。對IBFBC進行了詳細的穩態分析和小信號建模分析，為其分析、設計和搭建實驗平臺提供了電路理論基礎。 理論上分析了IBFBC起動時存在電流沖擊的原因。提出了二種數字化軟起動方案，該方案對主電路進行了改造，利用DSP能靈活產生PWM波的特點采用了新的控制策略，成功實現了該系統的軟起動。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開關管關斷電壓尖峰的原因，采用了有源箝位的方法，有效的解決電壓尖峰問題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略，提出了一種控制型軟PWM方法，在不增加主電路元器件的基礎上，通過控制PWM的發生方法，實現了有源箝位功率開關管和橋臂功率開關管的零電壓開通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復位問題。在正常停機時提出了一種數字化軟停止的方法，控制變換器由Boost工作狀態逐漸過渡到Buck工作狀態，讓輸入電感存儲的能量逐漸釋放掉，最后停止工作。對于故障保護停機，采用了繞組磁復位的方法，把輸入電感設計成反激式變換器形式，突然停機時，電感中存儲的能量通過反激式繞組釋放到輸出端，這樣保護了變換器不會損壞。 給出了主電路關鍵器件參數的設計方法，設計了以DSP-TMS320F2407為核心的數字控制單元，編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺輸出功率5KW，輸入電壓直流24V，輸出電壓直流300V的IBFBC,通過全面的性能實驗驗證了理論分析和仿真結果。 本文立足于IBFBC的關鍵技術要求，并充分考慮工程應用中的實際因素，進行了理論分析和實驗研究，為實際系統方案設計提供理論依據，并已經在實際應用中得到驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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