单振子二自由度超声电机驱动电源

设计了用于平板形单振子二自由度超声电机的驱动电源,并针对驱动电源电流负荷较大,输出功率利用率不高的问题,提出了优化驱动性能的措施.该电源利用压控振荡器产生正弦小信号,经高压及功率放大后得到较高的驱动电压及较大的驱动电流实现电机驱动.根据压电振子等效电路模型及工作特性,采取与超声电机并联电感的方法优化了电源驱动性能.制作了驱动电源样机,并对输出性能及优化效果进行了测试.测试结果表明:设计的电源驱动电压及频率可独立连续调节,可输出理想的正弦信号波形;在49.127 kHz、49.756 kHz两种频率下,接超声电机负载时,最大输出电压分别为176.0 V及171.2 V;超声电机并联1.442 mH电感后,电源驱动电流可减少至原来的7.27％和7.41％,功率因数可提高至0.968和0.9550.得到的结果显示,设计的电源满足超声电机驱动要求,采取的优化措施在减小电源电流负荷及提高电源输出功率利用率方面效果明显.     

宽范围调压的超声电机测试驱动电源

测试新超声电机的现有方法是研究专用测试电源,为了避免重复性开发驱动电源引起的研制周期长、材料和人力成本高等影响,研究了宽范围调压的超声电机测试驱动电源。首先,理论分析变压器体积与损耗及频率的关系,确定电源为无变压器结构;其次,分析Boost等效电路推导出升压比存在上限,逆变电路占空比大范围调节会导致交流方波总谐波失真(total harmonic distortion,简称THD)增加。综上确定了测试驱动电源拓扑为可控整流+Boost电路+半桥逆变三级电路,提出了预配置+自动选择性控制策略解决级联电路的稳定性问题。实验结果证明了测试驱动电源能输出2相工作频率在10～100kHz、相位差在±90°内、电压幅值为20～600V的交流电。用TRUM60和直线超声电机作为负载,测试驱动电源能为不同超声电机提供合适的驱动信号和匹配参数,超声电机运行平稳。     

宏微超声电机驱动系统辅助电源研制

针对宏微超声电机驱动系统内部电路需求多路相互独立的高稳定精度电压,设计了逻辑链路控制(logical link control,简称LLC)变换器+开关型集成稳压两级结构的多路独立输出稳压电源。采用LLC变换器将220V交流电降压变换为多路输出,主功率用闭环控制实现高精度稳压输出,其他辅助输出用高效开关型MP1584降压稳压电路实现二次稳压输出。用设计的电源、宏微超声电机、宏微驱动器、光栅尺及激光测振仪构建了宏微超声电机驱动控制系统。试验结果证明,本电源解决了传统单级多路输出电源存在的交叉调整率问题,能提供±1%内的稳定电压,整机效率≥80%,且线路简单、体积小,工程设计上易于实现;优化了宏微超声电机驱动控制系统的体积,提高了效率和可靠性。     

电动汽车用开关磁阻电机驱动系统的设计

设计了一种电动汽车用开关磁阻电机的驱动系统,论述了基于M57962L的IGBT驱动电路和电动汽车控制系统用开关电源的设计。实验结果表明,所设计的IGBT驱动电路驱动信号波形理想,可快速有效地开通关断IGBT;系统供电电源输出电压纹波小,工作稳定。     

傅里叶变换的行波型中空超声电机的系统效率

由于行波型中空超声电机的驱动信号为高压、高频信号,因此,由行波型中空超声电机及其驱动器组成的系统的各级功率与效率不容易获取,这些因素均影响到后续对行波型中空超声电机性能的研究。针对此问题,首先,通过傅里叶变换的方法对超声电机驱动信号进行处理,构建了电机及其驱动系统各级效率的计算方法;然后,通过实验获取了行波型中空超声电机及其驱动器组成的系统的效率,并进一步研究了驱动频率、驱动电压及谐振匹配点对系统效率的影响。实验表明:驱动频率越靠近谐振频率,系统总效率越高;驱动电压越大,系统总效率越高;驱动电路匹配的谐振点远远高于电机机械谐振频率,使得驱动信号频率介于电路谐振频率和机械谐振频率之间时系统的效率最高。     

基于DDS技术的行波超声电机电源

针对行波超声电机对驱动电源要求,设计了基于直接数字波合成技术(DDS)的超声电源.实现了稳频和精确调整输出信号频率和相位差的功能.实验得到了1 Hz的频率调整精度和1°的相位调整精度.     

一种用于S型压电直线电机的新型驱动电源

为满足S型压电直线电机多通道相位可控的驱动要求,设计并制作了一种新型驱动电源.基于直接数字式频率合成器技术和可编程片上系统,设计了S型压电直线电机所需的三路相位差120°的正弦信号发生装置.采用CD4051和LM358作为主要器件,设计了用于阶跃式电压调节的PGA电路.设计了线性功率放大电路,解决了叠层压电陶瓷快速放电问题.实验结果表明,所设计的驱动电源能可靠地用于该S型压电直线电机,电机运行良好,驱动信号稳定.     

超声电机启动瞬态的电参量测试

针对当前超声电机电参量的测试方法无法表征其启动瞬态电参量变化规律的问题,提出一种用于超声电机启动瞬态电参量测试的方法。基于加窗的短时傅里叶变换,对超声电机的驱动电压和驱动电流信号进行时频分析处理,得到超声电机启动瞬态下电流电压信号对应的频谱。利用单峰谱线插值法对信号的频谱进行插值修正,得到信号精确的幅值、频率和相位信息,并进一步计算得到阻抗、阻抗角等电参量信息。通过对仿真信号进行处理分析,验证该方法在启动瞬时电参量计算方面的准确性。搭建超声电机瞬态测试平台并对PMR-60/E型超声电机进行测试。结果表明,该方法能够揭示超声电机启动瞬态电参量在电机启动过程中的变化规律,可用于评估超声电机的振动响应特性,同时为超声电机等效电路模型的建立及驱动电路的设计提供重要信息。     

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。     

基于全桥移相控制策略的行波超声电机驱动电源设计

说明了行波超声电机的特点及对驱动电源的要求,并介绍了移相控制芯片UC3875及移相控制策略的基本原理.通过实验对驱动效果进行了检验,得出了移相角与空载转速的关系曲线.     

三角位移转换式压电直线电机

为了在保持电机精度的同时获得较大作动行程,提出了一种以叠层压电陶瓷作为激励振动源的压电直线电机。分析了电机的工作原理,推导了电机驱动足在工作时的运动轨迹。设计安装了电机样机,并对其定子进行了测试。最后,在两种激发条件下实验研究了电机的整机性能。结果表明:单组叠层压电陶瓷激励时,该样机定子驱动头在接触面法向和切向同时具有振动分量,并能够在阶跃和连续两种不同激励方式下实现单向大行程直线运动。以锯齿波激励时可实现步进运动,激励频率为20Hz时步距为0.1μm;以两路相位差π/2的正弦波激励时,可在1.5kHz到5.8kHz的激励频率区间输出稳定连续的直线运动,其运动速度随激励频率的升高而增大,在峰-峰值110V(50V偏置)的正弦电压激励下其推力可达4.8N。该电机具有高位置分辨率和宽频率响应,可以在两种工作模式下分别稳定地实现直线步进和大行程连续运行。     

Principle and experimental verification of novel dual driving face rotary ultrasonic motor

Existing rotary ultrasonic motors operating in extreme environments cannot meet the requirements of good environmental adaptability and compact structure at same time,and existing ultrasonic motors with Langevin transducers show better environmental adaptability,but size of these motors are usually big due to the radial arrangement of the Langevin transducers.A novel dual driving face rotary ultrasonic motor is proposed,and its working principle is experimentally verified.The working principle of the novel ultrasonic motor is firstly proposed.The 5th in-plane flexural vibration travelling wave,excited by the Langevin transducers around the stator ring,is used to drive the rotors.Then the finite element method is used in the determination of dimensions of the prototype motor,and the confirmation of its working principle.After that,a laser Doppler vibrometer system is used for measuring the resonance frequency and vibration amplitude of the stator.At last,output characteristics of the prototype motor are measured,environmental adaptability is tested and performance for driving a metal ball is also investigated.At room temperature and 200 V(zero to peak) driving voltage,the motor’s no-load speed is 80 r/min,the stalling torque is 0.35 N·m and the maximum output power is 0.85 W.The response time of this motor is 0.96 ms at the room temperature,and it decreases or increases little in cold environment.A metal ball driven by the motor can rotate at 210 r/min with the driving voltage 300 V(zero to peak).Results indicate that the prototype motor has a large output torque and good environmental adaptability.A rotary ultrasonic motor owning compact structure and good environmental adaptability is proposed,and lays the foundations of ultrasonic motors’ applications in extreme environments.     

MIC29750用于大功率半导体激光器的驱动

MIC29750是一种大功率低压差线性稳压电源芯片,最大压差0.35V,输出电流可达7.5A.本文介绍的大功率激光器驱动电源采用“电压源＋MOSFET”结构,以MIC29750芯片作为大功率低纹波电压源,并具有限流保护、上电保护等功能,可供大功率半导体激光器的驱动、控制等应用领域借鉴,是一种高性能、低成本的解决方案.     

基于软开关技术的高频逆变式恒流源

本文介绍了一种基于软开关技术[1]的高频逆变式恒流源的设计.其特色在于将开关电源技术应用于恒流源设计,克服了线性恒流源的各种缺点,具有很大的实用价值.该电源由单相交流220V供电,其输出电流、输出端开路电压可分别在10A-200A、1V-5V范围内连续调节,并具有过流与过温保护功能.     

顶驱钻机400V/600V电源系统的研制

顶驱钻机是将动力从井架的顶部直接驱动钻具旋转钻进、完成循环钻井液、接立根、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的钻井装置。顶驱电控系统采用进口交流电动机、交流变频驱动的特殊级600V电源系统。由于国内没有专业配套生产600 V电源系统的厂家,各钻井队在引进顶驱钻机的同时还得配套进口国外专业发电机厂家生产的600 V柴油发电机电源,致使该产品购置周期较长、购置费用高、维护保养程序复杂、繁琐、昂贵,在时间、资金上制约着油田钻井队钻机的更新换代。我厂研制的顶驱钻机电源系统能把现有发电机产生的400 V电源稳定、安全地转换为顶驱钻机所需的600 V电源。另外,顶驱钻机400 V/600 V电源系统能方便、高效、安全地接入系统电网电源中,利用系统电网电源为顶驱钻机提供稳定工作电源并有效地节约钻井成本。     

基于LPC2368的便携式机车供电检测仪的研制

机车向车辆提供DC600V或AC380V电源,对机车组装完毕后需要检测其电力连接器插座供电是否故障。目前,检测方法大多是采用万用表人工测量,检修员的危险系数高。据此设计了基于LPC2368的便携式机车供电检测仪,能检测并显示机车供电各项电压,并判断出接错或断路故障,提高了故障诊断的准确性和诊断速度,降低检修员的危险性。     

直线电机的发展及其磁阻力优化综述

针对传统间接驱动系统在自动化设备上的应用缺陷等问题,提出了直接驱动的概念,以直线电机为动力源直接推动运动台运动。在比较直接驱动与传统间接驱动性能的基础上,论述了直线电机在大行程、高速高精度自动化控制领域的应用趋势,并从驱动原理、驱动力和定位精度等方面介绍了国内外直线电机的研究现状。针对影响直线电机驱动性能的磁阻力参数,归纳了相关文献削弱磁端效应和减少齿槽力的原理和研究方法,并从电机本体设计与电机控制技术两个方面对直线电机磁阻力的优化方法进行了总结。研究结果表明：直线电机以其良好的运行性能将逐步取代传统旋转电机的市场地位,同时直线电机在工程应用上的深入推广必须解决制造工艺、电机热效应、电机驱动器设计等问题。     

复合材料超声直线电机的研究

提出了一种利用复合弹性材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)的新型超声直线电机。这种电机基于纤维单向排列时CFRP的正交各向异性特点,利用压电振子PZT激励CFRP产生倾斜振动,通过导轨表面的反作用力推动电机移动,结构简单,易于制造。     

电流源型高压隔离驱动电源研究

研究了一种应用于高压环境下的隔离驱动电源拓扑结构。采用半桥逆变或全桥逆变拓扑提供高频输入电压,提高对输出要求的适应性; 采用谐振网络获得稳定恒流源; 利用高压电缆线外绝缘材料的绝缘性实现高电压等级的隔离,以串联多输出的方式达到多路输出的目的。给出了电流源型高压隔离驱动电源的结构,并对变换器的组成和工作原理进行分析。根据参数设计要求对电流源型高压隔离驱动电源进行了仿真实验,得到一台单个支路输出10 V/0.5 A的高压隔离驱动电源仿真模型,结果证明具有良好多输出特性,验证了驱动电源结构的有效性。     

基于小波的全数字逆变焊机信号处理

从强干扰、高压、大电流的恶劣工作环境中,获得逆变焊机有用信号,是全数字焊接电源研发和工艺评判的关键。在分析研究脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)驱动原理的基础上,提出先对逆变焊机PWM驱动信号级的电流信号进行去噪,进而实现整个焊接电流信号的噪声滤除方法。构建硬门限阈值函数对信号进行小波分解,对小波分解的详细系数集去噪。同时构建模极大值判别函数,来搜寻详细系数的噪声奇异点,利用搜索结果对近似系数集的噪声进行线性滤除。选择相关参数的合适数值进行仿真试验,结果表明,该去噪方法能够很好地滤除焊接电流的噪声,保证信号不失真,获得有用的信号特征,为全数字逆变电源的研究和性能评价奠定基础。