IGBT半桥串联谐振型感应加热电源调频调功技术研究

针对IGBT半桥串联谐振型感应加热电源,详细分析了其在弱感性状态下的工作过程,提出了一种基于单片机S3F9454和SG3525来实现调频调功的方案。通过该方案可以实现对负载固有谐振频率及时跟踪,系统能自动按照设定的功率实现恒功率的输出。经过样机试验验证了该方案的可行性,试验结果表明该装置加热速度快、效率高、节能环保。     

基于STM32的频率和功率可调非接触供电超声电源设计

为解决接触式供电中漏电、磨损、电能传输不良以及超声电源在加工中谐振频率漂移、跟踪速度慢、输出功率不稳定等问题,文章以STM32单片机作为主控系统,设计了一种频率和功率可调的非接触供电超声电源。根据采样反馈电路采集的电压电流相位差和有效值信号,采用锁相环和模糊比例积分(Proportional Integral, PI)控制相结合的方法对频率进行跟踪,并用传统 PI 控制法控制输出功率。在 Matlab 软件中搭建电源仿真模型,利用附加电阻、附加电感和附加电容模拟加工过程中负载参数的突变,对有频率调节和功率控制子系统以及没有子系统的电源模型分别进行仿真。仿真结果表明,电源输出功率稳定在 248 W。当负载参数发生改变时,电源的谐振频率发生漂移,经过频率自动跟踪子系统的调节后,电源在 0.01 s 后重新回到谐振状态。此控制算法实现了频率快速跟踪和功率控制。     

KTX反场箍缩实验装置感应加热烘烤除气方案设计

KTX反场箍缩实验装置不锈钢环形真空室外包覆一层1.5 mm厚无氧铜皮用来稳定等离子体,真空室外壁与铜皮间用聚四氟薄板隔开,简单的壁加热烘烤除气手段难以实现。巧妙地将纵场(TF)线圈作为感应加热线圈,通过工频电磁感应直接加热方法来实现真空室的烘烤除气。计算了热平衡条件下由于传导、对流引起的热量损失确定了保温阶段所需的加热功率。工频电源采用三相交流供电,晶闸管全波整流;4只晶闸管构成的H桥逆变电路为串联LC谐振电路供电。电源频率选择2000 Hz,通过对系统电参数的计算,确定串联谐振电容参数。串联LC谐振电路等效为纯电阻电路,通过改变整流晶闸管的触发角改变直流电压来实现加热功率在0~153 kW间可调,满足了加热初始大功率升温和后阶段小功率保温的加热流程的要求。加热中通过TF线圈的电流、电压以及过程中的温升对TF线圈都是安全的,设计方案可行。     

超声果蔬清洗机匹配技术的研究

以160 kHz的超声果蔬清洗机为研究对象,设计了静态匹配电路。该电路由高频变压器实现阻抗匹配,串联电感实现调谐匹配。考虑到静态匹配只适合于换能器的一个谐振点,提出通过动态模拟换能器的工作状态来设计适合的匹配电感,使换能器在一定频率范围内,都可以维持在最佳状态。此外,为保证换能器参数变化后,仍能工作良好,设计了较实用的频率跟踪电路。     

锁相环跟踪超声振动系统谐振频率的改进

锁相式频率跟踪超声发生器的频率跟踪范围较小且易出现死锁现象,通常要人为重新启动,系统才能恢复跟踪状态,在应用时会带来麻烦。根据超声振动系统的等效电路研究其阻抗特性,并通过实验绘制换能器特性曲线,分析应用CD4046跟踪串联谐振频率容易造成死锁的具体原因,提出带解锁的频率跟踪系统的方案。实验结果表明此方案有较大的跟踪调节范围与较强的适应负载变化的能力,对超声发生器的具体应用有一定的参考意义。     

智能高速铝箔封口机控制器的设计与实现

随着高频感应加热技术的不断发展,铝箔封口机的技术逐渐成熟,因其是一种非接触式加热方式,具有绿色环保、节能、低成本、高效率等优势,不仅在工业领域拥有巨大的市场需求,在其他领域也都有了广泛应用。项目采用国产控制器,ARM+FPGA的主控模式,采用电压型逆变器为感应线圈供电,负载匹配采用LCLC谐振回路的拓扑结构,选用触摸屏方便人机交互。本文对智能高速铝箔封口机控制器的设计进行了详细的介绍,系统结构简单、性能稳定、加工速度快等特点。     

压电致动的谐振式水下柔性结构动态迟滞建模及前馈补偿

具有运动灵活且操作方便优点的宏压电纤维复合材料(macro fiber composite, MFC)致动水下柔性结构广泛应用于水下仿生推进和变形控制系统中，但是MFC的迟滞非线性严重影响了系统的定位精度和操控性能。提出了一种改进Prandtl-Ishlinskii(PI)静态迟滞和传递函数动态模型串联的复合式模型来描述MFC致动水下柔性结构谐振状态下的动态迟滞行为。首先基于所提出水下结构的准静态迟滞特性辨识得到改进PI迟滞模型参数，然后通过传递函数串联馈通环节的动态模型捕捉MFC致动柔性结构的水下谐振特性。实验结果表明所建立的复合式动态迟滞模型能够很好地描述MFC致动水下柔性结构在谐振状态下的动态迟滞行为，并且在固有频率附近一定带宽范围内仍具有较高准确性。基于复合式逆模型的前馈补偿下，水下柔性结构在谐振状态下跟踪正弦轨迹的实测位移与期望位移基本重合，补偿后二者线性度较高，显著提升了MFC致动柔性结构谐振状态下的动态定位和跟踪精度，证实了所提出动态迟滞模型和补偿方法的有效性。     

超声波电源频率跟踪系统的研究

当超声波换能器在长时间工作时,受发热的影响,谐振频率会发生漂移。为了保证超声波换能器一直工作在最佳谐振状态,本文提出了一种自动频率跟踪系统。该系统通过鉴相电路检测超声波换能器电压与电流的相位和方向,将PI调节频率变化大小与相位关系调节频率方向相结合来实现精确的频率跟踪。经过试验验证,该方法能够精确锁定最佳谐振频率并跟踪上超声波换能器的动态变化。     

串联多端直流输电无功补偿及控制策略

多端直流输电属于直流输电的一种形式,能够实现多电源供电以及多落点受电,对于提高供电质量以及供电可靠性具有重要意义。但是基于晶闸管的传统换流技术在换流过程中需要消耗大量无功功率,加大了电能的损耗,不利于电能的充分利用,严重影响了多端直流输电的推广及应用,阻碍了我国电力事业的发展,针对这种状况必须通过无功补偿技术加强对线路耗能情况的控制。本文简要介绍了串联多端直流输电及其无功理论,对无功补偿的具体设置进行了分析,并提出了有效的串联多端直流输电无功补偿控制策略。     

基于单片机控制的超声换能器频率跟踪

根据超声波压电换能器在谐振状态下工作电流最大的特点,针对因负载变化或扰动导致超声压电换能器工作频率偏离固有频率的问题,设计了由单片机组成的A/D转换器及其输入输出电路组成的共振频率单闭环跟踪系统.在软件的支持下,改变单片机输出给超声功率电源的PWM波的频率,使A/D转换采集到换能器的负载电流的分流值达到最大,从而保证了超声换能器工作在最佳谐振状态.该文对设计方案的硬件和软件部分作了较为详细的分析,并给出部分硬件原理图.设计方案应用在超声乳化装置上时,实测误差低于0.5%.