斜齿型微超声波电动机自振荡驱动电源的设计

基于压电振子为容性负载这一特点,以自振荡驱动为原理设计了一种新型超声波电动机驱动电源,通过其选频功能实现了电机频率的自动跟踪.试验证明,所设汁的驱动电源能自动解析出电机工作频率,且具有频率自动跟踪功能,同时还利于超声波电动机驱动电源的小型化和集成化.     

基于频率跟踪的超声驱动电源研制

针对压电换能器谐振频率漂移的问题,基于双路电流反馈与二分法扫频研制了一款基于频率跟踪的超声驱动电源。根据压电换能器的电路模型,分析了双路电流有效值及其相位差与超声驱动电源串联谐振频率间的关系;利用双路电流信号进行频率反馈控制,在匹配失调、负载变化的情况下仍可精确跟踪换能器的串联谐振频率;利用微处理器实时控制开关电容滤波器的中心频率,实现恒带宽的跟踪滤波器;利用二分法扫频完成对压电换能器串联谐振频率的快速跟踪,完成了原理样机的研制,并进行了相应实验。实验结果表明,所设计的超声驱动电源适应能力强、频率跟踪精度高、跟踪速度快,可在100 ms内完成频率的跟踪和锁定,频率跟踪精度可达20 Hz。     

基于频率跟踪的液体媒质超声波电机转速模糊控制系统

针对液体媒质超声波电机结构和激励方式的特点,提出一种基于频率跟踪的转速辨识方法.利用超声波电机定子等效电路,分析了驱动电压、支路电流相位差与电机驱动频率、谐振频率的频率差之间的关系,结果表明此相位差描述了电机的振动状态,可作为转速辨识值.控制系统采用调频调速策略,模糊控制器根据速度给定值和辨识值的偏差和偏差变化量调节驱动电压的频率.实验证明,系统能够补偿液体参数改变引起的电机谐振频率的变化,快速准确地跟踪速度指令.     

基于温度反馈的超声波电动机速度控制系统

超声波电动机运行中存在发热问题,电机温度上升会造成电机谐振频率下降,从而影响电机输出性能的稳定。传统的控制驱动手段采用固定的频率驱动电机工作,未能考虑温升对于电机频率的影响。为解决该问题,建立了基于温度反馈的超声波电动机速度控制系统。利用速度反馈方法控制电机,通过K型热电偶测量电机运行时的表面温度变化,并总结出电机温升与谐振频率变化的关系,反馈调节电机在工作中的驱动频率,从而保持了电机在温升过程中输出速度的稳定。     

双定子直线振荡电机谐振特性分析

双定子直线振荡电机采用谐振弹簧式设计,电机工作特性与运行频率直接相关.为了使双定子直线振荡电机能够获得较好的工作性能,基于气体力负载等效线性化,对于电机进行了数学建模,从理论上分析了电机运行频率对于其工作特性的影响,并通过实验进行了验证.实验结果表明,直线振荡电机的等效机械谐振频率不仅与动子质量及弹簧刚度有关,还会受负载影响而变化,随排气压力的增大而增大;而电机功率因数则在空载状态下存在两个为1的最大值.当工作频率接近机械谐振频率时,电机达到同样的排气压力所需的电流及输入功率最小,效率最高;但此时功率因数并不为1,其大小与负载及驱动频率有关.为保证电机高效稳定的运行,应根据电机工作特性曲线确定额定负载所对应的机械谐振频率作为电机的额定运行频率.     

行波超声电动机驱动电源的设计研究

基于行波超声电动机驱动系统的工作原理，利用现代开关电源技术，设计出了一种推挽式智能型高频动电源。实验结果表明该电源可自动跟踪电动机的谐振频率，也可较好地满足行波超声电动机的工作要求。     

柱状螺纹直线超声电动机结构设计与实验研究

为改善现有螺纹直线超声电动机定子的结构刚度,降低谐振频率,提高电机输出力,设计了电机定子的结构并进行实验研究。电机由开槽的定子基体、螺纹动子和4片压电陶瓷组成,采用定子的两个三阶面内弯曲模态实现驱动。利用有限元软件分析定子内螺纹开槽宽度对模态频率的影响,同时进行结构动力学分析,得到定子驱动点的位移响应和运动轨迹。试制样机,搭建机械特性测试平台。实验结果表明：电机能够在较宽的频率范围内运行,电机的最佳工作频率75.2 kHz,最大速度为0.59 mm/s,最大为输出力1.4 N,比优化前分别提高了31.1%和16.7%。     

驱动电压跟踪的超声波电机频率自适应技术

超声波电机在运行过程中由于温度的上升会引起谐振频率的漂移,谐振频率的漂移又会导致电机的转速、效率等性能发生改变,为此要求驱动电路有谐振频率的自动跟踪功能。该文从电机在谐振点附近的等效电路出发,分析了输入电压与谐振频率的对应关系并通过实验分别比较了温度和负载对电机动态电容电感乘积、谐振频率、驱动电压和转速的影响。利用一定负载下工作电压相对稳定以及温度对谐振频率影响是渐变的特点,提出了以电机驱动电压为控制对象、输入频率为控制量的超声波电机频率跟踪控制策略。结合直径60mm的行波型超声波电机实验验证了该控制策略的有效性,其中空载、轻载和重载时的速度波动分别控制在5.1%、6.3%、6.4%以内,而效率比不加控制策略时分别提高了0.88%、5.3%和3.1%。     

永磁直线电动机一种控制系统的实现

设计一种新型直线压缩机驱动用永磁往复直线电动机的控制系统。通过分析直线压缩机的谐振工作特性和动圈式直线电动机的运行特点，在获得直线电动机样机的空载谐振的基础上，采用电机专用控制芯片TMS320LF2407设计了控制系统，完成了压缩机行程采样周期和采样数组的算法。并采用VB6编写了具有良好人机界面的上位机控制程序，解决了新型直线压缩机驱动用直线电动机的控制问题。     

压缩机用直线振荡电机频率跟踪控制

作为一种新型压缩机,直线压缩机具有效率高、体积小、噪声和震动小的优势,但要发挥其效率高的优点,需对驱动频率进行控制,以跟踪其机械谐振频率。针对该特性,提出了一种基于二阶广义积分器（SOGI）和双相关相位检测算法的直线振荡电机频率跟踪控制算法。该控制算法与基于位移电流积平均值（ASCP）的频率跟踪控制算法相比,具有动态响应快、变工况下运行稳定的优点,且增强了对外界干扰的抑制效果,提高了控制系统的稳定性。仿真和实验表明,所提出的控制算法可以快速跟踪电机固有频率,验证了理论的合理性和有效性。     

基于LC谐振的超声电机驱动器的研究

根据超声电机的容性负载特性,提出了利用LC进行谐振升压的无变压器式驱动电路.分析了输出信号中各次谐波幅值和能量比与驱动信号占空比和谐振周期之间的关系,据此提出了驱动电路的设计准则.应用此电路驱动直径为5mm的超声电机,输出电压峰峰值达200V以上,电机运转良好,证明了此电路对于驱动小功率超声电机的实用性和可靠性,为驱动器的进一步集成化奠定了基础.     

基于LabVIEW超声马达谐振频率的实验研究

该文对超声马达谐振频率的时效性及不同预压力、电压激励下谐振频率特性的理论分析，采用基于LabVIEW开发平台的阻抗测试系统，自动测量超声马达阻抗特性、谐振频率及其相位，得出超声马达的谐振频率一般会随着预压力的增大而变高，谐振频率和品质因数随着激励的增加而减小，随测试时间而略有变化，并在RTWUM60样机上得到了实验验证，其输出曲线和数据对于超声马达谐振频率的获取、等效电路的导出、马达参数的识别及相应的控制策略均有重要指导意义。     

一种实用型三相反应式步进电动机驱动器

针对三相反应式步进电动机设计了一种经济实用的驱动器。该驱动器采用高、低压电源自动切换供电技术和恒流斩波驱动方式，降低了步进电动机的低频振荡，提高了步进电动机的高频力矩。采用VMOS管驱动电机，使得驱动电源稳定可靠。     

步进电动机系统功率电路损耗仿真研究

首次系统阐述了步进电动机系统功率电路损耗仿真方法,并以五相混合式恒频斩波恒总流步进电动机系统为例做了具体的工作,取得了比较满意的效果。     

Ultrasonic motor-actuated direct drive positioning servo control system using fuzzy-reasoning controller

This paper describes a traveling-wave ultrasonic motor (USM)-actuated positioning servo driver, suitable for direct-drive motion systems, which incorporates a fuzzy-reasoning software controller with speed and position-variable feedback schemes. The experimental results of this USM position servo driver operating at two-phase high-frequency resonant inverter are illustrated and evaluated using a one-axis servo motion drive system. The results show that the new system using a compact USM that incorporates a microprocessor-based two-input and one-output fuzzy-reasoning controller is cost effective and suitable for special purposes in the industrial, medical, automotive, space and consumer fields.     

基于直接数字频率合成技术的超声波电机驱动器研究

将直接数字频率合成技术应用于行波型超声波电机驱动器设计，提出一种具有调频、调相和调幅功能的高性能超声波电机驱动器，且控制精度高、输出信号为标准正弦波。     

基于GaN器件的高速直流无刷电机驱动器

传统直流无刷电机(BLDCM)驱动器以硅晶体管作为功率器件,工作频率低、开关损耗大,不适用于高速应用场合。宽禁带半导体氮化镓(GaN)晶体管,具有开关速度快、导通电阻小等优势,是高速驱动器的理想选择之一。基于GaN器件,设计了一款20 000 r/min转速的高速BLDCM驱动器。首先介绍了BLDCM驱动的工作原理,然后分析了GaN器件晶体管栅极驱动电阻值的计算过程,选取Si8273作为GaN晶体管GS61008P的驱动芯片,利用霍尔信号配合数字控制器软件得到换相脉冲,以完成高速驱动器的软硬件设计。验结果表明,GaN方案显著减小了驱动器体积,提高了响应速度。     

三相反应式步进电机的一种实用型驱动器

针对三相反应式步进电机,设计了一种经济实用的驱动器。该驱动器在步进电机低速运转时采用低压供电,降低了低频振荡;在高速运转时采用高压供电,提高了高频力矩。驱动电路采用恒流斩波方式,提高了步进电机的运转扭矩和工作效率。选用IRFP250型VMOS场效应管驱动电机,使得驱动器功耗低、稳定可靠。批量使用结果表明,该驱动器电路简洁、性价比高、可用性强、易于维修,具有一定的推广使用价值。     

新型叠层功率母线在EV电机驱动器中的应用

针对电动汽车(ElectricVehicle,简称EV)对电机驱动器高功率密度的要求,提出了一种新型叠层功率母线。这种功率母线采用4层式叠层功率母线技术和极板鄄凸台导电技术,运用这种新型功率母线可有效地减小功率母线寄生电感,降低功率模块开关过程中产生的过冲电压和功率母线对电机驱动器空间的电磁干扰,同时可以增加伴生电容,有利于提高高频时的电容容量,减小电压纹波。这一新型功率母线已成功应用于EV的电机驱动器中。     

基于直接数字频率合成技术的超声波电机驱动器研究

将直接数字频率合成技术应用于行波型超声波电机驱动器设计,提出一种具有调频、调相和调幅功能的高性能超声波电机驱动器,且控制精度高、输出信号为标准正弦波。