超声波电动机驱动电源研究

根据行波超声波电动机的驱动原理,基于直接数字频率合成技术和移相控制技术研制了可以调频、调相和调幅的超声电源.最后经过实验验证表明:驱动频率范围15～150 kHz,频率分辨率为0.1 Hz;相位差调节范围0°～360°,相位分辨率0.18°;占空比控制范围0～100%.该电源能够提高超声波电动机工作质量,也为超声波电动机的精确控制提供保证.     

基于NuMicro M0516的超声波电动机驱动电路设计

以NuMicro M0516微控制器为主控芯片,以推挽逆变电路为主电路,设计了一种成本低、通用性强、稳定性好的超声波电动机驱动电路。该驱动电路可方便地实现调频、调相及调压。当驱动信号频率为40 kHz时,频率调节精度为32 Hz,相位差调节精度为0.288°,占空比调节精度为0.08%。测试结果表明该驱动电路能够稳定、可靠地驱动电机。     

双路相位差可调信号发生器的设计

为了进行双路信号相位的研究,提出基于DDFS的双路相位差可调信号发生器的系统设计.系统利用单片机和FPGA实现了双路正弦信号输出,输出频率范围为0.003 Hz～750 kHz,分辨率为0.003 Hz,相位差调节范围为0°～359°,分辨率为0.01°,幅度范围为-5～ 5 V,分辨率为0.005 V.它不仅可输出2路相同频率、相位差可调的正弦信号,而且可分别作为2路独立的可调频、调幅、调相的信号发生器使用.经测试验证,系统运行稳定、操作方便.     

一种超声波电动机的两相驱动电路研究

设计了一种两相驱动的超声波电动机驱动电路。通过主控芯片STM32产生两路PWM波,分别连接两个支路。在每个支路中,利用51芯片的外部中断将一路PWM波转换为两路互补的PWM波,同时输出后续电路所需的高电平。采用全桥式逆变电路,两路PWM波使4个开关管交替导通,将直流电变为交流电。利用变压器再次升压,得到超声波电动机所需要的频率较高(20 k Hz以上)、电压较高的驱动电源。结合超声波电动机负载特性,通过匹配电路实现了面内弯纵复合模态的直线超声微电机的正弦、余弦两相信号驱动。     

基于双DSP和FPGA的行波超声波电动机测控系统

根据对行波超声波电动机(TUSM)测试和高精度控制的要求,设计了基于双DSP和FPGA的超声波电动机高性能测试控制平台.其中控制核心采用了双DSP结构,可以在对行波超声波电动机进行控制的同时,将必要的参数读取出来进行分析和研究;采用现场可编程门阵列(FPGA)的直接数字频率合成(DDS)电路来产生控制开关管导通关断的两相四路高精度PWM波,减轻了DSP的负担.驱动部分采用全桥电路对信号进行功率放大.该系统的优点在于实时性好、精度高、功能完备.最后以直径为60 mm的行波超声波电动机为例,测试分析了驱动频率、电压以及相位差等调节量对电机输出的影响,验证了该系统的性能.     

旋转行波型超声波电动机的控制系统

应用DDS技术开发出了一种高性能的超声波电动机驱动及控制电源，并基于LabVIEW的平台，建立了超声波电动机的控制系统，最后将控制系统用于自行研制的行波超声波电动机的转速控制。实验表明，该控制系统可以方便地控制电机转速，且信号的频率及相位差控制精度高，有利于研究超声波电动机的控制特性及其性能。     

基于等效电路模型的超声波电动机匹配电路研究

针对超声波电动机LC匹配电路的电压增益易受驱动电压频率和温度影响,从而造成调频调速方式下电机转速控制变量驱动电压频率和幅值发生耦合的问题,对超声波电动机等效静电容温度特性进行测试和计算,基于等效电路模型分析了频率和温度对LC匹配电压增益的影响,对LCC匹配电路和LLCC匹配电路进行计算和分析,提出了一种带反馈回路的LC匹配电路。仿真结果表明,在驱动电压频率和温度变化时,带反馈回路的LC匹配电路输出电压幅值基本恒定,增益可调,且调节速度快、精度较高,实现了超声波电动机转速控制变量解耦。     

基于DDFS超声波电动机多功能驱动控制系统

利用直接数字频率合成和单片机控制技术,并综合应用宽带运放和双D/A稳幅设计,设计出能输出两路具有一定相位差的波形驱动控制系统。通过功率放大驱动超声波电动机,该驱动控制系统可以输出正弦波、方波、三角波,并且满足相位步进为1°,电压步进为0.1V,频率步进为1Hz。实验表明该驱动控制系统驱动效果好,通用性强。     

一种压电叠堆非共振V形直线超声波电动机研究

提出了一种压电叠堆非共振V形直线超声波电动机。电机工作在非共振状态下,在两路相位差90°的同频率正弦信号激励下,驱动头产生椭圆轨迹。电机定子采用了压电叠堆,实验表明电机在较宽的激励信号频率范围内平稳运行,电机速度与激励频率近似成线性关系。测试可知电机在电压峰峰值5 V、激励频率96.7 Hz时,最大运行速度达到25.78 mm/s,最大输出推力为2.14 N。     

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.     

低频超声波功率电源的设计

介绍了低频超声波功率电源的设计,主要包括信号源的研制、信号功率的放大和频率跟踪等几个方面。分析了以超音频电能稳定输出为前提,应用逆变技术,结合单片机编程驱动和专用芯片驱动,设计性能稳定的低频超声波电源,使其在低频段有较宽的频率调节范围,且具有较高的频率精度。选择合理的功放电路,使输出功率可调,并根据负载的变化,可自动锁定工作频率,使超音频电能恒功率稳频输出。通过测试表明,系统工作基本满足要求。     

行波型超声波电动机定位控制系统

速度控制和定位控制是超声波电动机控制的难点,而定位控制又因其时常包含速度调节过程(即速度控制)成为研究热点.由于超声波电动机复杂的非线性关系,常规的控制方法根本不能满足其控制需求.本文设计了一种新型的超声波电动机定位控制系统,该系统结合了模糊与PID控制算法的优点,即首先采用模糊算法调节频率控制量的参数值,改变电机速度实现初步定位;其次在设定目标值附近切换成PID控制策略,通过调节两相输入电压的相位差使其精确定位.本系统通过模糊PID控制器分别实现对超声波电动机两相输入电压的频率和相位差进行控制,通过实验证明,模糊PID控制策略能有效的实现对行波型超声波电动机的定位控制,其定位精确性可以得到保证.     

关于超声波电机伺服控制中频率调节精度的讨论

驱动电压频率调节是超声波电动机转速控制的常用方法,频率调节精度决定了电机转速的控制精度.由于超声波电动机工作频率高,难于实现具有足够精度的频率调节,成为限制调频控速精度的瓶颈问题.设计了两种超声波电动机调频控制实现方法,解决了频率调节精度不高的问题.     

超声波电动机定子等效电路模型及驱动电路的阻抗匹配

从分析超声波电动机定子等效电路模型人手,考虑电机容性负载特性,对驱动电路进行了串联电感匹配,改善了驱动电源与电机之间的耦合程度,提高了驱动电源的输出效率,同时匹配电感后电压波形有了明显的改善,并通过实验测试了阻抗匹配的驱动效果,为进一步有效驱动控制超声波电动机提供可靠的依据.     

超声电机驱动电路设计

超声电机(简称为USM)是一种有别于传统电机的新型微特电机。其工作原理是利用压电材料的逆压电效应,把超声频段的电信号加到压电材料—金属构成的定子上,使定子表面产生一定轨迹的机械振动,通过与转子间的摩擦作用来驱动转子运动。由于USM特殊的机械结构和工作原理,使得其需要专用的驱动电源,一般需要输出两相正弦高频电压,并且电压幅值、频率或相位差可调。本文根据USM驱动电路输出电压的要求,利用PWM控制技术设计了一种新型的USM驱动电路,并通过buck斩波变换器实现了USM驱动电路输出的电压调节,最后通过电路仿真,输出了两相相位差90°、幅值可调的高频正弦电压,满足USM驱动控制要求。     

基于74HC4046的新型频率跟踪电路研究

频率跟踪是超声波电源的一个重要特性。本文讨论了超声波清洗机中自动频率跟踪的必要性,在介绍超声波清洗机的主电路原理、PLL锁相环原理的基础上,利用单片机检测超声电源负载的电流、电压的相位差,来改变74HC4046的输出频率,完成了变步长频率跟踪软件设计。结果表明,该系统具有很好的频率跟踪性能。     

变频调速电动机定子自振频率计算

由于变频调速电动机供电电源的频率范围宽,高速时电源频率往往高于50Hz,因此如何考虑使用变频调速电动机定子与供电电源频率不发生共振的问题是在电动机设计中必须加以考虑的问题.     

超声波电动机频率-转速控制的动态辨识建模

超声波电动机的数学模型是其运动控制研究的基础.采用系统辨识的方法,针对以驱动频率为调节变量的超声波电动机转速控制需求,建立了适合于控制应用的超声波电动机系统频率-转速控制模型,为超声波电动机高性能转速控制研究提供了基础.给出的辨识建模方法对超声波电动机及电磁电机的建模研究均有借鉴意义.     

基于CPLD的环型行波超声波电机驱动控制技术研究

以直径为30mm的环型行波超声波电机（RTWUSM）为例,设计了一种利用正弦波信号直接放大后驱动的RTWUSM驱动控制电源。电源采用DSP高速CPU控制系统,采用可编程逻辑器件（CPLD）和D/A组成的直接数字频率合成（DDS）电路来产生两相正弦波、双极性晶体管组成的线性功率放大电路和光电编码器采集的速度信号为反馈的速度闭环控制技术,利用DDS原理,通过D/A来调节输出的驱动信号的频率、相位和幅值,实现了RTWUSM的准确定位控制。驱动部分采用电源峰峰值跟踪和并联谐振技术,降低了驱动控制电源的损耗,提高了效率。通过对RTWUSM30的位置控制,证实了该驱动控制技术的可行和正确性,为进一步扩大环型行波超声波电机的应用奠定了基础。     

基于集成芯片的步进电机驱动器设计

采用固定频率的PWM电路TL494和频压转换芯片LM2917设计了高性能的反应式步进电动机调频调压驱动电源。分析了步进电动机调频调压原理,介绍了系统硬件电路及软件实现方法,使电机有效地抑制震荡,拓宽了其运行范围,提高了系统的可靠性。