基于DSP的压电电机的驱动系统性能测试与分析

针对高端制造装备对大行程、高精度直线运动机构的广泛需求,研究集宏微运动于一体的新型直线压电电机,提出交流宏驱动和直流微驱动两种工作模式,建立集宏微两种驱动方式于一体的驱动系统。驱动系统输出两相交流电压,相位-90~90°、频率10~60kHz、电压幅值0~400V之间连续可调,输出直流电压在0~400V动态可调,实现了交直流电压无缝转换。系统以TI公司提供的DSP28335为主控芯片进行驱动控制,运放芯片PA85搭建线性直流式放大电路。同时,考虑受被控制对非线性、时变性和耦合性等因素的影响,通过采样电路对输出信号进行实时采样,采用模糊自适应增量式比例-积分-微分对控制系统修正调节。结果表明,经过模糊自适应修正后的驱动电路输出量得到明显改善,驱动系统输出信号的相位、频率控制精度分别为5°和0.5kHz,能够稳定地驱动直线和旋转压电电机,具有较好的通用性。     

无线无源的参数可控脉冲发生器

针对植入式刺激器内置电源容量有限、体积大、潜在安全隐患等问题,设计了一种无线无源的参数可控脉冲发生器.该发生器基于电磁耦合原理,由经皮变压器、储能电容、整流电路及双稳态触发器构成,与传统的脉冲发生器相比,在不加入微控制器和维持原有通信信道不变的情况下,实现了脉冲发生器输出信号的幅值、频率、脉宽、极性可调,克服了其他脉冲发生器信号极性不可控的弊端,且电路结构极为简单.通过pspice仿真、实际电路、样机实验的测试,实验结果与理论分析吻合.脉冲发生器输出信号的频率范围0 ～ 300 Hz,脉宽范围60 ～450μs,幅值范围0～10V,且极性可调.因此该脉冲发生器满足植入式刺激器的需求,同时还可用于某些密闭化学、生物装置.     

新型压电作动器驱动的直线电机驱动电源研究

基于压电作动器的大容性负载特性,通过电路匹配分析提出了基于直流升压变换器和谐振驱动控制电路;根据压电作动器驱动偏压要求,设计偏压电路使输出电压在-20~100 V之间;采用微处理器和D触发器设计驱动信号产生电路;将设计的驱动电源用于双作动器驱动的压电直线电机,电机运转平稳,电路功耗小,通过匹配不同的电感实现了宽频范围驱动.     

双柔铰导向式双足压电直线电机的驱动电源设计

为了实现双柔铰导向式双足压电直线电机连续和步进2种作动模式,电机的驱动电源需要产生不同类型的驱动信号,并且通过改变驱动信号的幅值或频率可以改变电机的运行速度。根据该驱动要求采用嵌入式微处理器PSoC作为信号发生单元,应用直接数字式合成器技术产生3种模式的4路驱动信号,利用LM358构成的两级电压放大电路,再通过IRF630构成的功率放大电路对信号进行电压与功率放大。实验表明,该驱动电源能够输出不同模式的信号,输出电压幅值调节范围为0~120V,频率调节范围为0~2kHz,能够实现电机的工作模式、运行速度与运行方向的调节。     

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。     

多单元浮地级联式压电陶瓷执行器高压驱动电源

为了改善压电陶瓷驱动电源在高电压输出下的动态特性以及高频下的带载能力,提高频率响应范围,设计了一种基于多单元级联的压电陶瓷执行器高压驱动电源.首先,基于分立元件构建直流放大式高精度驱动单元,并针对每个独立的驱动单元进行建模仿真,分析其在压电陶瓷等容性负载下的稳定性并采取了有效的双通道隔离反馈补偿策略.然后,利用多单元隔离浮地级联的方法,将多个独立的高精度驱动电源模块进行浮地级联,构成了一种组合式压电陶瓷高压驱动电源.实验结果表明,该级联驱动电源的输出幅值达0～1 000 V,最大输出功率为1 kW,满信号带宽为1 kHz/0.3 μF,纹波小于100 mV.根据实验结果,该级联驱动电源满足低纹波,高精度,大带宽,响应时间短,带载能力强等特性.     

城市轨道交通直流PWM电源的研制

旨在通过PWM（脉冲宽度调制）,解决城市轨道交通接触网电压的波幅较大和波形畸变严重的问题,并将交流整流成直流;通过PWM,调节电源电路输出脉冲的占空比,控制IGBT主回路的电压,以实现PWM稳定电压的目的。本文研制出1种通用的轨道交通直流PWM电源,其电路包括主电路及控制电路,设计出PCB（印制电路板）并进行试验。试验结果表明,该电源具有稳定和调节电压的功能,达到了电源优质化的目的。     

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。     

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。     

基于Boost拓扑的手持式超声刀驱动电源设计

针对传统的手持式超声刀驱动电源体积过大的问题,分析了手持式超声刀驱动电源的基本电路结构及驱动要求,提出了一种基于Boost拓扑的小型化超声刀驱动电源。介绍了驱动电源中的信号发生电路、直流升压电路、逆变电路的具体设计方法及重要元件参数的选择,并重点分析了直流升压电路的工作原理和升压特性;分析了直流升压电路中耦合电感的漏感对于输出电压增益的影响;设计制作了手持式超声刀驱动电源的实物样机,并测量了驱动电源中的直流升压电路的输出电压数据以及驱动电源的输出波形。研究结果表明:基于Boost拓扑的驱动电源能满足手持式超声刀驱动电源在小型化方面的要求。     

基于STC系列单片机的车载逆变电源

针对传统逆变电源启动困难的问题,对控制策略进行了改进,设计了一款以单片机STC12C5A60S2为主控芯片的两级式级联车载逆变电源。该电源以12 V直流电压为输入,通过升压与逆变两个功率变换环节得到了220 V,50 Hz的正弦交流电。在升压环节,采用直流母线电压负反馈,确保了直流母线电压的稳定性;在逆变环节,采用正弦脉宽调制(SPWM)技术,将输出电压的谐波畸变率(THD)降低到了5%以内。此外还对电池电压检测电路、输出电压检测电路、输出电流检测电路、桥臂短路保护电路进行了设计,并研制了实验样机。研究结果表明,采用逆变电路先触发升压电路后触发、根据输出电压实时更新占空比的控制策略,该逆变电源能够顺利启动,稳压特性良好,为以后逆变电源的优化设计提供了参考。     

Micro-arc Oxidation Inverter Power Supply Based on the Limited Bipolar Soft-switch Control Method

In order to overcome many limitations of the conventional power supplies, such as ponderosity, big wastage, and simplex output characteristic, a dual-inverter power supply is designed to meet the different requirements of micro-arc oxidation. The main circuit structure and principle of the dual-inverter power supply for micro-arc oxidation is described, the control system and the control adjustment method are also introduced. The dual-inverter technology is adopted in micro-arc oxidation power supply. The limited bipolar control mode is applied in the power inverter circuit for adjusting the voltage, and various voltage waveform can be obtained by controlling the chopper circuit. Meanwhile, the control accuracy and response speed are improved greatly because of the higher inverter frequency. The power supply can output direct current(DC) waveform, DC pulse waveform, symmetry alternating current(AC) waveform, asymmetry AC waveform, and so on. Besides, the parameters such as pulse width, range, frequency, duty cycle can be adjusted. The experimental result shows that the power supply has many advantages, such as stable output, wonderful waveform consistency and obvious advantage in technique, and it can meet the requirements of micro-arc oxidation process fully.     

一种新型低功耗小型高压电源

介绍一种新型低功耗小型高压电源，该电源采用全集成化电路设计。由振荡电路产生脉冲方波推动开关电路，采用自举升压电路，提高高压变压器的初级电压。脉冲高压经高压变压器升压整流后，可得到需要的稳定直流高压，对于正高压，在高压升压电路后采用倍压整流，用直接取样反馈方式来凋整输出高压，使高压更趋稳定。该电源具有功耗低、体积小、重量轻、绝缘性能好等特点，而且输出高压连续可凋。电源的正负高压输出值分别为：正高压0～＋50kV、负高压0～-25kV。可用于小功率X光管供电和其他相关科学研究及野外作业。     

高分辨率直流电压调节电路的设计

提出一种高分辨率直流电压调节电路的设计方案，该方案采用数字量控制直流电压的连续输出，分辨率达到20位。电路输出电压的稳定性直接取决于外接电压基准的性能，电路应用方式灵活。可作为调直流基准电压的实现电路，应用于高精度的标准源研制中。     

基于DSP的可编程交流电源研究

交直流电压源是电源实验室与科研机构必不可少的工具,针对幅值和相位连续可调交流电压源价格昂贵而直流电压源价格便宜且广泛应用于实验室中。本文研究了一种以直流电压源为输入,幅值频率可调的可编程电源。该电路由一个前级Boost电路和一个后级全桥逆变电路组成。同时,逆变电路采用倍频调制,电压电流双环控制,动态性能优越。通过制作一台以DSP为核心处理器的样机,验证了控制策略的优越性。     

微流体电渗泵数字高压直流电源

为得到完全可控、响应速度快的高压直流电源,便于电渗流自动检测的实验研究,介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)的全数字化高压直流电源.主电路采用电压型PWM控制技术实现Buck变换电路的变压输出,控制电路中利用数字光纤完成隔离与高压反馈信号的输出,用DSP进行数据采集和数字PID算法计算开关信号占空比,对输出电压实时跟踪监控.从控制电路到主电路,完整地介绍了电源系统工作原理并在Matlab/simulink/Simpowersystem平台上就行了仿真实验.结果表明:该全数字电源系统能较好满足电渗流自动检测实验的需要,并且充分发挥了数字电源的便利性和可控性.     

X射线管用140kV高压直流电源系统的设计

本文介绍了一种140KV输出的x射线管用高压直流电源.主电路采用直流24V供电,经过半桥逆变、高频变压器、正负双向倍压整流.达到产生直流高压的目的.灯丝电源采用的是基于TOPSwitchFX单端反激式开关电源.由单片机控制可远程启动.系统设计了延时电路.在灯丝电源启动8s后启动高压直流电源.     

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。     

基于差动电压放大器的占空比测量电路设计

介绍一种利用占空比与PWM电路补偿端电压之间的关系，设计的以差动电压放大器为核心构成的占空比测量电路；它能以数字显示形式直接给出脉冲电源输出电压的占空比。