基于单片机的脉宽可调低频高压脉冲电源

本文介绍了一种基于单片机的脉宽可调低频高压脉冲电源的设计.该电源输出电压的频率和脉宽可由用户自行设定,同时引入单相交流调压模块实现稳压输出,并使其输出电压在10KV～50KV范围内连续可调,利用单片机控制SG3525工作时间形成高压脉冲,并通过单片机的处理实时地将电源输出电压幅值、频率和脉宽显示在液晶屏幕上.     

基于DDS技术的脉冲涡流检测激励源研制

为提升现有脉冲涡流仪器激励源性能,提高检测灵敏度,利用直接数字频率合成技术的高分辨率、输出任意波形等优点和FPGA可编程特性,研制出可调式脉冲涡流仪器激励源。激励源以FPGA为核心,在D/A、滤波器及上位机等配合下,压缩存储波形数据较好地解决了相位截断引起的杂散问题,能够产生幅值、频率、占空比和边沿时间连续可调的激励信号。实验表明该激励源能输出参数可调正负方波,无明显毛刺,性能稳定,上位机界面友好,能满足脉冲涡流检测对激励源的要求。     

面向脉冲涡流热成像的激励电源特性研究

激励电源性能直接影响脉冲涡流热成像的信号特性提取、检测灵敏度和缺陷检出率,针对常规水冷铜管式感应加热电源存在电磁耦合效率低、加热均匀性差等问题,提出了一种含U型磁轭探头的新型脉冲激励电源。基于脉冲涡流热成像检测理论和电磁热耦合方程,提出了一种将激励线圈缠绕在U型磁轭上的探头结构,进一步分析了加热时间对试样裂纹区域温度场的影响;给出了脉冲激励电源整体系统方案,通过对电压源型全桥逆变电路换流过程进行分析,为合理设置IGBT开通、关断控制信号提供参考;为实现快速搜索负载谐振频率并实时跟踪谐振频率,提出了一种改进型全数字定角频率跟踪技术,并详细阐述了该技术的实现过程;对研制的脉冲激励电源性能进行测试以验证理论分析的正确性,并将其应用于脉冲涡流热成像金属表面裂纹的检测。     

压电驱动无针注射器脉冲电源设计

针对压电驱动无针注射对电源的需求,设计了与压电无针注射器配套的脉冲电源,该脉冲电源的驱动控制系统由电池提供12V的直流电压,通过Buck与推挽电路级联电路升压后整流滤波输出0～400V直流可调电压,由反馈电路对输出电压进行校正,最后全桥逆变电路实现输出频率与占空比可调,且输出电压在0～400V随占空比的改变成线性变化的瞬时高压脉冲信号。实验结果表明,该脉冲信号稳定可靠,输出纹波在范围0.5%以内,满足了压电驱动无针注射电源需求。     

基于 CPLD的双通道高压脉冲信号源

针对声波测井压电陶瓷换能器容性大的负载特性,采用单片机和CPLD相结合的方式设计了一种输出幅度高、驱动电流大、脉冲宽度可调的双通道高压脉冲信号源。系统利用C8051F350单片机及PWM控制芯片MM33060A,并结合自耦变压器反激式升压电路将12 V直流供电电压抬升至300 V。采用CPLD产生精确的频率可控的300 V脉冲电压,利用脉冲变压器进一步提升电压,得到了上千伏的高压激励脉冲。实验结果标明,设计的信号源在激励压电陶瓷换能器时,负载上得到了比较理想的波形,波形上升沿陡峭,无拖尾及振荡现象,满足实际应用需求。     

短电弧机床数控脉冲电源的研制

介绍了短电弧机床数控脉冲调频电源的设计和研制,提出采用两级调制实现电源输出参数（幅值、频率、占空比）的连续可调,并分别阐述了电源主回路、控制系统、保护系统的设计。电源以DC／DC全桥逆变作为一级调制实现输出脉冲幅值的可调．并联斩波电路作为二级调制实现输出脉冲频率和占空比的可调。实验结果证明电源运行可靠、输出特性良好、抗干扰能力强。     

基于变步长谐振频率跟踪的超声驱动电源

用于超声清洗的超声驱动电源,压电换能器工作在水中的深度不同会导致其固有串联谐振频率产生偏移,进而使得电源输出处于失谐状态,降低了电源的输出效率.针对该问题,采用了一种基于变步长谐振频率跟踪方法,通过测量逆变桥输出电流有效值与直流电源输出电流平均值,并变步长调节电源的输出频率,使得两者的电流比值达到最小,能够使电源输出恢复谐振状态,提高电源输出效率.最后,搭建了一套超声驱动电源,当压电换能器工作在不同的水深时,分别进行串联谐振频率跟踪实验验证.结果表明,该方法能有效实现串联谐振频率的跟踪,提高了电源输出效率,且最大效率提升幅度为14.06％.     

换向激励式压电振动俘能器

为提高在低频、宽带、高强度及大振幅振动环境下的可靠性，提出一种换向激励式压电振动俘能器，它由拾振器和换能器组成。换能器的振动方向垂直于拾振器振动方向（环境振动方向），振动方向的转换通过磁力换向结构实现，换向结构使响应振幅不随外部激励的增加而一直增加，从而提高可靠性。建立了俘能器的动力学模型，通过数值仿真和实验获得了相关参数对其输出特性的影响。仿真和实验结果表明：激励频率小于20 Hz时，该两自由度系统存在两阶谐振频率使输出电压达到峰值，一阶为拾振器谐振频率，二阶为换能器谐振频率。随着拾振簧片长度和拾振质量的增加，一阶谐振频率升高，所对应的输出电压基本不变；二阶谐振频率基本不变，所对应的输出电压逐渐升高；工作频带变宽。当外部激励振幅达到阈值时，换能器的响应振幅被有效控制，输出电压不再随之增加，最佳负载电阻为540 kΩ，此时输出功率最大为0.4 mW。实际应用中可通过改变俘能器的结构参数调整谐振频率及输出电压，将响应振幅控制在安全区域内，以适应低频、宽带、高强度及大振幅的工作环境。     

一种基于MOSFET的晶体管式微细电火花加工脉冲电源的研究

通过对RC式脉冲电源和晶体管式脉冲电源的综合比较,提出一种基于FPGA的晶体管式微细电火花加工脉冲电源,该电源结合FPGA开发板和IR2101专用集成半桥驱动器,驱动半桥式结构的功率MOSFET,电源经实验验证后,在加工精度、效率及表面粗糙度等方面表现良好。经测试,该电源最高频率可达1 MHz,输出脉宽1～101 ms可调,开路电压1～200 V可调,同时结合微细电火花加工的实际需求,可以实现粗、半精、精三种加工形式。     

六级杆离子传输系统射频电源控制设计

设计一种基于AB类推挽功放原理的射频线性电源,可调频率为1~6 MHz,电压≥900 V。由ARM控制器通过检波电路检测输出峰峰值构成闭环控制来稳定输出电压。通过串口设定输出频率、电压以及实时显示电压。实验测得1.420 MHz、3.086 MHz和5.347 MHz输出电压分别为2020 V、1960 V和928 V;在3.094 MHz测得电压和频率稳定性分别为0.44%和0.096%。该电源已用于质谱仪射频六级杆离子传输且运行稳定。     

电解加工脉冲电源间隙电压检测方法

脉冲电源在电解加工过程中需要控制脉冲电压与间隙配合,使加工稳定以提高精度,电压检测则是脉冲电源检测中重要环节。介绍了脉冲电源在电解加工过程脉冲电压的常用检测方法,分析其原理及特点,设计出一种简单稳定可靠,适用于高频可调脉冲电源电压隔离检测电路。     

基于连续高压脉冲方波的绝缘老化试验系统

为研究牵引逆变器输出脉冲电压对变频牵引电机绝缘的影响,根据牵引逆变系统电压波形和加速老化试验原则,采用变压式试验电源研制了一套基于连续高压脉冲方波的绝缘老化试验系统.高压脉冲电源为双极性,脉冲电压峰峰值为0～10 kV,频率为500 Hz～20 kHz,占空比为50%,上升沿时间2 μs左右,输出功率1 kW,温度范围为室温～300 ℃,高压脉冲电源脉冲幅值高、频率可调,具有过流、过压保护功能,完全满足进行变频牵引电机绝缘材料性能试验的要求.     

逆变电源在微网中的控制策略仿真研究

为解决微网处于孤岛运行中,由于网内如风力发电、光伏发电等分布式电源的不稳定性而导致微网电压幅值和频率波动的问题,将下垂特性反向应用在可调电源的参考功率中,增加了功率补偿环节,实现了微网中各电源间无互联线的对等控制,使系统内部所有电源均参与微网电压和频率的支持.开展了对于并联供电的逆变型电源输出功率与电压频率间对应关系的分析,建立了微网因其他电源功率或者负载变动造成的功率缺失与可调电源输出端电压频率之间估算的关系,提出了补偿功率经由可调电源的输出端电压频率差值经比例计算的方法,同时可调电源的输出仍遵循下垂特性按电压源模式工作;在Matlab/Simulink平台上建立了仿真模型,仿真结果验证了逆变器并联供电中功率补偿的效果.研究结果表明,相对于传统下垂控制,该方法的应用明显减小了因系统中其他电源与负载突变带来的电压和频率波动幅度,能够有效弥补微网中功率的不平衡,保持微网电压和频率的稳定.     

多功能微弧氧化电源的研制

介绍一种微弧氧化专用高压电源的硬件组成和软件结构．该电源具有恒流或者恒压两种工作方式，有交流、脉冲和直流波形可供选择，阴、阳极电压幅值均在0～1000V内连续可调，脉冲宽度和频率也在较大的范围内连续可调：该电源还对阴极电压、电流，阳极电压、电流，脉冲宽度和频率进行数字化显示，并可通过上一级计算机对微弧氧化过程中电压和电流随时间的变化情况进行实时监测。     

周向一致兰姆波电磁超声换能器设计与实现

针对板结构大范围健康检测问题,进行了周向一致兰姆波电磁超声换能器研制。基于电磁超声检测原理,建立板中周向一致兰姆波EMAT的理论模型,推导出换能器接收电压及等效灵敏度表达式。基于换能器结构参数与等效灵敏度关系,设计制作了7种类型的周向一致电磁兰姆波换能器,并进行了换能器阻抗匹配设计。通过实验和理论分析表明,设计的EMAT能有效激励单一模态S0兰姆波,对特定波长的兰姆波具有选择性,且其实测换能器中心频率与设计值能很好吻合。同时,在同一频率下,实验测得不同内外径比的换能器其灵敏度分布与理论曲线能很好吻合。检测实验证明,设计的换能器能在其周围360°方向具有很好的一致性,为后续板结构换能器阵列奠定了基础。     

电磁超声兰姆波的无损探伤技术

针对金属薄板的缺陷检测问题,进行了电磁超声兰姆波无损探伤技术的研究。基于兰姆波的频散特性,推导出了兰姆波各模式相(群)速度关于线圈间距、频厚积及激励频率的表达式,确定了电磁超声换能器的结构参数。设计了一种DDS与FPGA相结合,产生串码、频率可调的脉冲激励信号串发生电路,利用H桥放大电路对激励信号进行了升压处理,并对激励线圈进行了阻抗匹配。试验结论表明:永磁铁与激励线圈的不同组合形式可以分别在铁磁性和非铁磁性金属薄板中激发出兰姆波。研制的功率放大电路及信号处理电路能够在金属薄板中激发出高性能的兰姆波并实现稳定接收,具有较高的信噪比,能够实现对金属薄板的无损探伤。     

面向超磁致伸缩换能器的超声电源设计与性能分析

面向超磁致伸缩换能器的超声电源相对于传统的压电换能器超声电源存在一定的区别,但是目前这方面的相关研究报道较少。本研究建立了带有无线能量传输装置的等效电路模型,设计了一种面向超磁致伸缩换能器的超声电源。频率源基于直接数字合成(DDS)技术并利用全桥开关放大电路进行功率放大,使用相位和有效值(RMS)计算实现频率追踪策略,从而使该电源具备定频信号输出以及实时频率追踪的功能。最后,对超磁致伸缩换能器超声电源的输出性能进行了测试与分析,结果表明,在开环定频驱动功能下可以输出15～50 KHz的超声信号,在闭环追频驱动功能下可以在工作频率点处长时间稳定驱动超磁致伸缩换能器。此外,文章对面向超磁致伸缩换能器的超声电源进行了升级,并进行实验验证该电源可以实现超过1 kW的大功率输出。     

线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用研究

为了提高空气耦合超声检测中的信号强度及其信噪比,研究线性调频脉冲压缩技术在空气耦合超声检测中的应用.介绍线性调频脉冲压缩技术的基本原理及其匹配滤波器的设计与实现,分析脉冲压缩参数对空气耦合超声检测结果的影响,试验研究不同激励方式对空气耦合超声换能器接收信号的影响以及脉冲压缩方法对提高信噪比的实际效果,构建空气耦合超声C扫描检测系统,对碳纤维增强复合材料板进行检测试验.研究结果表明:相对于常规脉冲激励方式,连续波激励方式可提高换能器的能量转换效率,激励信号频率特性与换能器频率特性相一致时效果最佳;应用线性调频脉冲压缩方法后,空气耦合超声检测的信噪比有了明显提高,检测效果得到了明显改善.     

超声波探伤发射电路的分析设计

提出了基于STM32和FPGA的超声波探伤系统,设计了激励脉冲宽度、幅值和重复频率可调的发射电路。该电路使用高压电源模块,可以提供0~400 V可调的直流电压,重点运用基尔霍夫电压定律推导了电容充放电时间,分析了电容电阻对发射电路的影响,确定了阻容参数的选择。根据计数器方法,用FPGA编程实现了触发脉冲对开关元件的控制,满足了触发脉冲重复频率可调的要求。最后对发射电路进行了验证,结果表明电路性能良好、具有很好的实用性。     

脉冲涡流信号检测与分析

为了对较厚钢板进行缺陷检测,采用对低压大功率的电源进行斩波的方式产生大电流脉冲,设计圆柱形探头,采用激励线圈缓慢放电的方式检测钢板表面缺陷;设计矩形探头,采用激励线圈瞬间放电的方式检测钢板亚表面;对脉冲涡流瞬态感应电压信号进行小波滤噪和幅值归一化处理。实验结果表明,小波滤噪可以提高检测精度,对信号幅值进行归一化处理可以更直接地反映不同深度缺陷产生的曲线间的相互关系,大电流激励的脉冲涡流信号幅值能反映较厚钢板表面和亚表面缺陷深度。