大功率超声波逆变电源的研制
超声波发生器电源控制电路
超声波发生器电源控制电路信息发布时间：(2008年8月7日22:02:40 ) 发布者IP地址:信息详细内容:第60324篇:基于PWM大功率超声波电源的设计发布时间:2006年12月30日点击次数:120 来源:电子设计应用作者:内蒙古科技大学机械工程学院苏凤岐汪建新孙建平摘要：本文详细介绍了为驱动磁滞伸缩换能器而设计的一种频率、功率可调式大功率超声波电源,该电源采用由IGBT构成的全桥式逆变主电路,实现了逆变降压和输出电压调控。
控制电路以脉宽调制电路为核心,通过给定信号和反馈信号电压的比较,获得宽度可变的脉冲信号,调节电源的输出电压,并实现对电源的闭环控制。
关键词：IGBT;波形发生器;超声换能器;脉宽调制引言近年来,随着全控制型电子器件和PWM技术的迅速发展,功率超声的应用及其驱动电源的开发已成为热点研究领域之一。
本文介绍的高频换能器驱动电源,采用全桥移相式串联电路拓扑,以单片脉宽调制电路为核心、IGBT功率管为功率开关器件,实现了大功率输出。
它具有效率高、性能稳定、体积小、质量轻和调节方便等优点。
超声波电源的设计超声波电源的组成及原理框图逆变式超声波电源主要由主电路和控制电路两部分组成,其基本原理框图如图1所示。
图1超声波发生器原理框图主电路是将电能从电网传递给负载的电路,其主要作用是减小变压器体积和改善电源的动态品质。
控制电路则主要为逆变主电路提供开关脉冲信号,驱动逆变主电路工作,并借助反馈电路和给定电路来实现对逆变器的闭环控制。
逆变主电路逆变主电路包括输入整流滤波、逆变器和输出滤波三个主要部分,而逆变器则是其核心部件。
逆变器本设计采用的逆变电路为全桥式逆变电路,其优点是：适用于大功率输出,主变压器只需一个原边绕组,通过正、反向的电压得到正、反向的磁通。
因此,变压器铁芯和绕组得到最佳利用,使效率得到提高。
另外,功率开关管在正常运行情况下,最大的反向电压不会超过电源电压,4个能量恢复二极管能消除一部分由漏感产生的瞬时电压,无须设置能量恢复绕组,反激能量便得到恢复利用。
本人设计的适合制作又方便实用的大功率方波逆变器制作详解
本人设计的适合制作又方便实用的大功率方波逆变器制作详解本人设计的适合制作又方便实用的大功率方波逆变器制作详解这次我为大家介绍一款本人完全自主设计的大功率方波逆变器。
本逆变器具有效率高、输出功率大、稳定等优点，并且电路图简单，适合电子爱好者制作。
本逆变器是高频逆变器，彻底摒弃了笨重的工频变压器，不仅减小了体积，而且提高了效率，还没有工频变压器发出的嗡嗡声。
本逆变器是典型的高频逆变工频输出结构：DC-AC-DC-AC结构（12VDC-330VAC0 30KHz-330VDC-230VAC 50HZ）。
本逆变器设有稳压和输出过流保护功能。
首先来看DC-AC-DC部分：这一部分是由SG3525为核心的闭环PWN逆变电路。
U1的第1、2脚组成电压反馈，使输出电压稳定。
16脚是基准电压5V，经过R1、R2分压加到第二脚（内部误差放大器反向输入端），正常电压为2.5V，输出高压的经过R7、RP电位器的分压送到第一脚（内部误差放大器同向输入端）。
第五、六脚的C1和R4决定了U1振荡频率约为31KHz （本人精心选择的频率，高了会增加场效应管的高频损耗，低了变压器会出声），第七脚的R5决定了死区时间（为了两个功率管不能同时导通，在两个脉冲之间留有一段时间，此时两个功率管都关闭）。
第9脚是补偿端，用C3接地可以增强U1的工作稳定性。
第十脚的R6和IFB的后续电路组成输出过流保护电路，当第十脚电压大于0.7V 时，U1停止驱动功率场效应管。
第11、14脚是功率管驱动脚。
第12脚是IC的GND，第13脚是内部输出三极管的共用集电极，第15脚是芯片供电电源。
Q1、Q2、T1组成高频推挽逆变电路（工作于正激模式），将12VDC变成330VAC。
D1为四个快恢复整流二极管，C5是滤波电容，此部分电路的功能是将高频交流整流成直流电。
再来看最后的DC-AC部分：这一部分是以多谐振荡器和H桥为核心的DC-AC电路。
Q5、Q6、C1、C2、R1-R4组成一个晶体管基极-集电极耦合多谐振荡器，Q5、Q6的集电极输出两个相位相反的方波脉冲，占空比50%，频率约50Hz，实际比50Hz应该高一点，我的是54Hz。
超声电源的研制
超声电源的研制本文采用移相脉宽控制(PSPWM)方式通过改变全桥逆变器桥臂脉冲的移相角来调节输出功率,逆变器承担着逆变和调功两种功能,并采用软开关技术,使功率开关器件工作在零电压开通和关断状态,开关损耗小,可以实现输出功率的调节。
硬开关PWM可以应用于超声电源,但其开关损耗大、效率低、EMI大,高频时不能实现调功;对PFM方式而言,因负载系统为超声换能器,其谐振频率范围较窄,不能用来实现调功; PDM、PSM属于有级调功,输出的正弦波幅值不是恒定的,不利于负载换能器的稳定工作,因此PDM、PSM方式不能用来实现调功。
超声电源主电路采用全桥逆变拓扑结构,如图2所示,Z1—Z4为主开关管IGBT,D1—D4为Z1—Z4内部反并联寄生二极管,C1—C4为外接并联的电容或者功率管的寄生电容,T为高频脉冲变压器,L0为串联调谐匹配电感, PZT为超声换能器。
选取的超声换能器型号是中国科学院上海声学实验室的DH-6160F-15S-3,其谐振频率为25kHz,谐振阻抗为15Ω,静态电容为27000pF,通过计算,匹配电感为0. 75mH。
电路输入直流电压E=120V, 根据PSPWM控制策略,实际应用中可以采用移相控制专用芯片UC3875组成控制系统,它能产生4路PWM波形控制全桥逆变器的4个功率开关管。
芯片设有死区时间保证同一桥臂上下两管不能直通,同时相移角可调,实现输出功率调节。
（2）采用DSP 控制DSP（Digital Signal Processing,数字信号处理）是近年来迅速崛起的新一代可编程处理器当前在超声换能器的应用中，主要选用压电陶瓷换能器。
传统的超声波换能器大多采用压控振荡和锁相环来实现超声波发生，此类设备只能进行窄频域调节，精度低，更不能实时控制。
波形发生模块采用DDS 芯片，通过控制系统调节，可实时发生精度为1Hz 的50MHz 以下任意频率。
要想驱动换能器正常工作，DDS输出的超声波必须经过功放模块放大之后才能驱动换能器正常工作，所以功放模块必不可少。
大功率逆变电源主电路的设计与实现
大功率逆变电源主电路的设计与实现摘要：本文针对大功率逆变电源系统主电路的研究和设计，提出了一种基于PWM控制器件SA4828和51单片机的控制电路，用于产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变开关的导通和关断，从而配合逆变主电路完成逆变功能。
与传统的SPWM技术相比：SA4828可以提供高质量、全数字化的三相脉宽调制波形，并能实现精确控制，以构成性能优异的逆变系统。
用51单片机作为处理器，即能满足系统的控制要求，又降低了成本，系统结构简单，元器件少，成本低且系统更加稳定。
关键词：逆变电源单片机SA48280 引言目前，大功率逆变电源的设计方法不一，控制电路也不相同，但基本上都是基于现代逆变系统的基本结构，通过不同的电路设计，来提高系统的可靠性及抗干扰能力。
本文介绍如何利用PWM控制器件SA4828和51单片机设计控制电路，产生和调节逆变系统所需要的驱动脉冲。
1 逆变系统概述逆变系统是以燃料发电机不稳定的电能输出（即粗电）作为变换对象，经过电力电子变换，变换为满足用电需求的稳定的交流电能输出（即精电）。
逆变系统的核心毋庸置疑是完成逆变功能的逆变电路，此外逆变系统还需要产生和调节驱动脉冲的电路及控制电路，还要有保护电路，辅助电源电路，输入电路和输出电路等。
这些电路构成了逆变系统的基本结构，其系统结构图如图1。
本文主要研究设计控制电路模块。
2 控制电路系统硬件设计控制电路的功能是按要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变开关的导通和关断，从而配合逆变主电路完成逆变功能。
在逆变系统中，控制电路和逆变电路同样重要。
整个控制器由微处理器和SPWM发生器组成。
在此采用AT89S51单片机作为主控制器，SPWM波的产生选择了专用集成芯片SA4828，输出采样和TL431精准电压比较。
单片机通过对电压电流的采样，A/D转换为数字量的形式传入单片机，通过适当的算法来控制SA4828的PWM波的输出，达到控制逆变开关的导通和关断的目的。
基于HPWM技术的大功率正弦超声波逆变电源
电源 性 能优 良 ，应 用前 景看 好 。
关键 词 ：逆 变 器 ；脉 宽调 制 ；电 源／混 合 脉 宽 调 制
中图分类号 ：ＴＭ４６４，ＴＮ８６
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０００—１００Ｘ（２００７）０２—００６９—０３
Ｈｉｇｈ—ｅｆｉ ｃｉｅｎｃｙ Ｓｉｎｅ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＨＰＷ Ｍ ＱＩＮ Ｗｅｎ，ＬＩＵ Ｙａｎ，ＸＩＡ Ｊｉａｎ—ｑｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｓｈｕ—ｈｏｎｇ （Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ／ｈｙｂｒｉｄ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍ ｏｄｕｌａｔｉｏｎ
１ 引 言
大 功 率超 声 波装 置 除用 于 工 业清 洗 外 ，还 在 医 疗 、军 事 、石 油 换 能器 技 术 ，以及 海 洋 探 测 与 开 发 、 减 噪 防 振 系 统 、智 能 机器 人 、波 动 采 油 等 高 技 术 领 域 有着 广 泛 的应 用 前 景…。超 声波 装 置 由超 声波 逆 变 电源和 换能器 组 成 。近年 来 ，由于新 型稀 土功 能材 料 的开发 和研 制成 功 ，使制 造大 功 率超 声波 换 能器 成 为可 能 ，但 与之 配套 的高频 正弦逆 变 电源 产 品 尚 为少 见 目前 ．市场 上 的大 功率 正弦 逆变 电源 均 为采 用 ＩＧＢＴ制 成 的中低 频 产 品ｌ２１，而 高 频逆 变 电源 大 多 数是 方波 电源 或 占空 比可调 的脉 冲逆 变 电源 。因此 ， 高频 大 功 率 正弦 逆 变 电源 已成 为 超 声波 应 用 的 瓶 颈 ，使 得对 该 电源 的研制 已成 为 急待解 决 的 问题 。这 里 ， 应 用 混 合 脉 宽 调 制 （Ｈｙｂｒｉｄ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＨＰＷＭ）控 制技 术 ，采 用 ＭＯＳＦＥＴ并联 运 行方 式 ，应 用单 片 机 组成 智 能 控 制 系统 ，对 高性 能 、 大功 率正 弦超 声波逆 变 电源 的研 制进 行 了研究 。
超声波逆变电源的设计
： × １９８ ：．Ａ ３７ … ５ …
＝ ＝ｏ７ ｏ
实பைடு நூலகம்应用时为 了抑制 电流 冲击 ，在直 流侧 串人 小 电感 ，使 电流 ｉ ｄ的变化趋缓 ，有效抑 制电流 冲击如 图 １ （ ）所示 。 ｂ
１ １ 输入 滤波电容 ｃ 设计 ． 输入滤 波电容是 用来 平滑经 过全桥 整流后 得到 的脉动 直 流电压 ，使其 脉动 减小。取直 流滤波后 的直 流电压 的最
・
３Ｏ ・
第 ６期
谈
敏 ：超声波逆变电源 的设计 式 中 ： ——最大 的漏极 电流 （ ； Ａ）
— —
第３ ０卷
最小 阻断电压为 最 高输入 电压 的 ２倍 为 ６ ４ Ｖ ８ 。所 以 可用
１０ Ｏ ｏＶ，５Ａ 的 整 流 桥 。 ２ 逆 变 桥 主 电路 设 计
２ Ｏ％ － ３ Ｊ
，
输出功率为 ５ ｏ ｏ ｗ，输入 电压 （ 有效 值 ） 最小 为
（ ）无小 电感 的电容滤波 ，（ ）有小电感的电容滤波 ａ ｂ
图 ｌ 整流 滤 波 电 路
１８ ９ Ｖ，峰值 电流为 ：
图 １ （ ）为仅用 电容滤波 的单相不可 控整流 电路 ，在 ａ
一 当
＝
÷ （ ｃ［
）一
一 ）【 ２ ］ ］
（—） １２
根据超声 波 电源 应用 场合 ，其输 人 电压 为 电 网电压 。 但实 际电网电压有 波动 ，一 般情况 下 ，电 网的波动 为 ： 一
１％ 一＋ｌ ％。单相 １８Ｖ一 ４ Ｖ ０ ０ ９ ２ ２ 。整流滤波电路 的作用是 将交 流输 入电压 ２ ０ Ｖ，转换 为功 率变换 器所 需 的直流 电 ２ 压。本文采用不可 控整流 电路经 电容 滤波后提 供直流 电源 给后 级的功率放大电路 电路 图如图 １ 所示… 。
大功率逆变器的制作方法
大功率逆变器的制作方法1. 引言大功率逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，广泛应用于工业、农业和家庭等领域。
本文将介绍大功率逆变器的制作方法，包括所需材料、制作步骤和注意事项。
2. 所需材料•整流器：将交流电转换为直流电•逆变器：将直流电转换为交流电•滤波器：过滤输出波形中的杂散信号•控制电路：控制逆变器的输出频率和幅值•散热器：散热逆变器产生的热量•过载保护装置：保护逆变器免受过载损坏3. 制作步骤步骤1：设计电路图根据所需功率和输入电压确定大功率逆变器的基本参数。
设计一个合理的电路图，包括整流器、逆变器、滤波器、控制电路和过载保护装置。
步骤2：选购材料根据设计要求，选购所需材料。
确保选购的材料符合规格要求，并具有良好的品质和可靠性。
步骤3：组装电路按照电路图将所选材料组装成一个完整的大功率逆变器。
注意正确连接各个组件，确保电路的稳定性和安全性。
步骤4：测试和调试完成组装后，进行测试和调试。
使用万用表等工具检查电路的连接情况和参数设置是否正确。
将逆变器连接到负载上，并进行输出波形的测试和分析。
根据测试结果进行必要的调整，直到逆变器能够正常工作。
步骤5：安装散热器和过载保护装置在逆变器上安装散热器，以便有效散热并保持逆变器的温度在安全范围内。
安装过载保护装置以防止逆变器在过载情况下受损。
4. 注意事项•在制作大功率逆变器时，应注意安全问题。
避免触电、短路等危险情况的发生。
•在选择材料时，应仔细考虑其品质和可靠性。
选择具有良好声誉的供应商，并购买符合质量标准的产品。
•在组装电路时，应正确连接各个组件。
检查连接是否牢固、正确，以确保电路的正常工作。
•在测试和调试过程中，应小心操作。
避免触电和短路，并确保仪器的正确使用。
•在安装散热器和过载保护装置时，应按照说明书进行操作。
确保散热器能够有效散热，并设置适当的过载保护参数。
5. 结论制作大功率逆变器需要仔细设计电路图、选购合适的材料、组装电路、测试和调试，并注意安装散热器和过载保护装置。
基于DSP的大功率超声电源的研制
基于DSP的大功率超声电源的研制Design of high power ultrasonic power supply based on DSP(江苏科技大学) 赵磊王建华刘建芸Zhao Lei , Wang Jianhua，Liu Jianyun 摘要：介绍了一种基于DSP的大功率超声电源的原理、总体结构和软硬件设计及其特点。
该电源由高频逆变电路和以高性能DSP芯片TMS320F2812为核心的控制系统组成。
高频逆变电路实现了频率和功率均可调的超声频交流电的输出。
控制系统完成了电参数的实时采集，并执行频率自动跟踪和振幅恒定的控制任务。
软件上，分别使用了可变步长策略和PID算法，以满足上述两个闭环控制的需要。
实验表明，该电源能够很好地驱动超声振动负载，并具有频率跟踪范围宽和负载适应能力强的特点。
关键词：超声电源；频率跟踪；恒幅输出；DSP中图分类号：TN409 文献标识码：BABSTRACT：The principles, design method and characteristics of high power ultrasonic power supply based on DSP are presented in the paper. This device consists of inverter major circuit and control system based on TMS320F2812. The main circuit produces power supersonic AC output with adjustable frequency and changeable power. Control system is responsible for the real -time electrical data acquisition，and it also performs the control of frequency auto-tracking and constant output specific power.In software，variable step strategy and PID are applied to meet the need of above two closed-loop controls. Tests show that this power supply can effectively drive ultrasonic load，and it has a wide range of frequency tracking and high load flexibility.Key words：Ultrasonic Power Supply；frequency tracking；constant output specific power；DSP1、引言近些年，随着机械振动、电力电子技术的飞速发展，功率超声的应用愈来愈广泛，对功率超声电源的研制也提出了越来越高的要求。
大功率逆变器的制作方法
大功率逆变器的制作方法大功率逆变器是一种能够将直流电转换为交流电的设备，广泛应用于工业、能源和电力系统等领域。
本文将介绍一种常见的大功率逆变器的制作方法。
1. 设计和选型确定所需的输出功率和输入电压等参数。
根据需求选择适当的逆变器拓扑结构，常见的有全桥、半桥和三电平等。
同时，选定适合的开关元件（如MOSFET、IGBT等）、滤波电感和电容等元件。
2. 确定电路拓扑根据选定的逆变器拓扑，绘制出电路原理图。
根据电路原理图，设计逆变器的控制电路和保护电路。
控制电路主要包括驱动电路和PWM调制电路，用于控制开关元件的导通和关断。
保护电路用于实现逆变器的过流、过压、过温等保护功能。
3. 元件选购和布局根据电路设计，选购适当的元件。
选购时需要考虑元件的额定功率、电压和电流等参数，并确保元件的质量和可靠性。
在布局时，需要考虑元件之间的电气间隙和散热问题，避免元件之间的干扰和过热。
4. PCB设计和制作根据电路原理图，进行PCB设计。
在PCB设计中，需要合理布局元件、导线和焊盘，确保电路的稳定性和可靠性。
设计完成后，可以通过打样或委托专业厂家进行PCB制作。
5. 元件焊接和组装将选购的元件按照PCB上的布局进行焊接。
在焊接过程中，需要注意焊接温度和时间，确保焊接质量。
焊接完成后，进行元件的组装和连接。
6. 调试和测试组装完成后，对逆变器进行调试和测试。
首先，检查电路连接是否正确，确保没有短路和断路。
然后，通过逐步调整和测试，对逆变器进行性能和负载测试。
测试时需要注意安全，避免电击和火灾等危险。
7. 优化和改进根据测试结果，对逆变器进行优化和改进。
可以通过调整控制电路参数、更换元件或改进散热设计等方式，提高逆变器的效率和可靠性。
以上是一种常见的大功率逆变器的制作方法。
制作大功率逆变器需要一定的电路设计和电子技术知识，同时需要注意安全和质量控制。
逆变器的制作过程中，还需要合理选型和布局，以及进行调试和测试。
制作完成后，可以根据实际需求对逆变器进行优化和改进，提高其性能和可靠性。
基于PIC18F的医疗超声诊断仪备用逆变电源研制
基于PIC18F的医疗超声诊断仪备用逆变电源研制徐健;杨亚琴【摘要】Reserve inverter which used the PIC18F1330 processor as the core controller adopts the inversion mode of AC - DC - AC and produces SPWM running signals for the inversion currency. In the meanwhile the in- verter runs such protective functions its voltage stabilization, over - voltage, and under - voltage and temperature protection. The designed reserve inve：rter is characterized as stable voltage and few aberratiorLs and has been proved to be very practical since it has confirmed the medical ultrasonic diagnostic equipment emergency generator require- ments.%逆变电源采用AC-DC-AC可控整流加单相逆变的变换模式,以PIC18F1330处理器作为核心控制器件,产生逆变电路所需的SPWM驱动信号,同时完成稳压、过压保护、欠压保护、过载保护及温度保护等功能。
所设计的备用逆变电源具有电压稳定、畸变小等特点,经实际使用符合医疗超声诊断仪等医疗设备应急供电的要求,具有很高的实用价值。
【期刊名称】《九江职业技术学院学报》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P8-10,5)【关键词】医疗超声诊断仪;PIC18F1330处理器;SPWM;AC-DC-AC变换;逆变电源【作者】徐健;杨亚琴【作者单位】九江职业技术学院,江西九江332007;九江职业技术学院,江西九江332007【正文语种】中文【中图分类】TM91一、引言随着科技水平的快速发展,医疗超声诊断仪的应用范围逐步普及到广大农村及边远地区。
基于DELTA逆变器的超声波逆变电源
图 １ 逆 变 电源 硬 件 系 统 框 图
Ｐ ＷＭ 开 关频 率 也无 法有 效地 改 善输 出波 形 ，畸变 波 形会 导致 电路 中元 件 损耗增 加 ，降低设 备运 行 效 率【 ，影 响换 能器 负 载 的工作 ，进 而对 采 油 工艺产 生影 响 。针 对 以上 问题 ，本 文应用 Ｄｅ ｌ ｔ ａ逆变 技术 ， 采用 ＤＳ Ｐ组 成智 能控制 系统 ，对 正弦超 声波逆 变 电
ｈａ ｖ ｅ ｇ ｏ ｏ ｄ ｐ ｒ ｏｓ ｐｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：ｉ ｎ ｖｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕｐ ｐ ｌ ｙ； Ｄ ＥＬ ＴＡ Ｉ ｎ ｖｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ；ｃ ｏ ｍ ｐｅ ｎｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
变率 （ Ｔ ｏ ｔ ａ ｌ Ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｔ ＨＤ） 、稳态 波 形 正弦度 等技 术 指标 ，逆变 器运 行 中 ，为 防止 直通 所
１ 控 制 原 理
逆 变 电源 硬 件系 区引起 正 弦波 形畸变 ，频 率越 高 ，死 区时
超 声波 采 油技术 是 一种近 几十 年发 展起 来 的三 次采 油技术 ，此 项技 术对 于 中后期 油井 产量 和油 田 采 收 率都 非常 重要 。在超 声波 采 油技术 中 ，大功 率 超 声 波逆变 电源 作 为关键 设备 。其 控制 技术 的优 劣 直接 影响采 油 工艺 。工 作过程 中对 正 弦超 声波逆 变 电源输 出波 形 的要求 主要 有动 态 响应度 、 总谐波 畸
大功率超声波发生器的设计与研究_艾治余
大功率超声波发生器的设计与研究_艾治余0 引言超声波是一种弹性波，其频率高于20kHz，由于其频率高、波长短、指向性强、能量容易集中，所以超声波能广泛用于工农业的很多方面。
当介质中有超声波传播时，介质中会发生一系列物理、化学的超声反应，包括机械作用，热作用，空化作用等。
早在1981年的华北油田，我国就开展超声波在石油领域的运用，通过实验验证了超声波降凝、破乳及防蜡的可行性。
进入新的世纪，在节能减排降耗的要求下，作为清洁高效的超声波技术越来越受到石油行业的重视，其应用范围也越来越大功率超声波发生器的设计与研究艾治余朱倩倩杨柱王攀西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室陕西西安710065广，如超声原油降粘开采、稠油降粘输送、原油破乳、超声处理污水、管道防垢等。
针对以上信息，提出一种效率高、便于实现的大功率超声波发生器，其辐射功率为2kW。
1 大功率超声波发生器的原理如图1所示，大功率超声波发生器主要包括整流、逆变、驱动、控制、匹配等电路部分。
220V 工频交流电经整流滤波产生直流电并输送至逆变电路，从而获得功率足够大的高频交流电压。
控制电路是其核心，其产生的频率信号，经驱动单元的放大后，推动逆变单元中的功率开关器件进行工作，同时接受采样电路反馈的电压、电流信号进行相位比对分析，判断其谐振点，随后对频率信号进行调节，使换能器能始终工作于效率最高的谐振频率。
匹配电路可以把逆变电路产生的高频交流高效地传输至超声波换能器。
电能通过超声换能器转换为机械能，产生超声波。
2 整体电路2.1整流和逆变电路整流电路就是把交流电信号转变为直流电信号的电路。
本系统通过全桥整流电路把电网输送的220V 工频电压转换为逆变电路所需的直流电压，包括用电容和电感组成的滤波电路，其滤波后的平均直流电压为315V。
逆变电路是将直流电信号变为交流电信号的电路,与整流电路相对应。
由于IGBT 具有开关速率高、功耗小、效率高等特点，所以本逆变电路中开关器件全部采用IGBT。
基于HPWM技术的大功率正弦超声波逆变电源设计
基于HPWM技术的大功率正弦超声波逆变电源设计
引言
大功率超声波装置除用于工业清洗外，还在医疗、军事、石油换能器技术，以及海洋探测与开发、减噪防振系统、智能机器人、波动采油等高技术领域有着广泛的应用前景[1]。
超声波装置由超声波逆变电源和换能器组成。
近年来，由于新型稀土功能材料的开发和研制成功，使制造大功率超声波换能器成为可能，但与之配套的高频正弦逆变电源产品尚为少见。
目前，市场上的大功率正弦逆变电源均为采用IGBT制成的中低频产品[2]，而高频逆变电源大多数是方波电源或占空比可调的脉冲逆变电源。
因此，高频大功率正弦逆变电源已成为超声波应用的瓶颈，使得对该电源的研制已成为急待解决的问题。
这里，应用混合脉宽调制(Hybrid Pulse Width Modulation，HPWM)控制技术，采用MOSFET并联运行方式，应用单片机组成智能控制系统，对高性能、大功率正弦超声波逆变电源的研制进行了研究。
系统构成
用于高性能、大功率正弦超声波的逆变电源，其频率为25kHz，功率为
4.5kW。
电压要求在0～200V之间可调，频率要求在10～25kHz之间可调。
1、方案的设计
图1示出该逆变电源的系统硬件构成框图[3]。
它由AC/DC和DC/AC两大部分组成。
包含有交-直-交主电路、驱动电路、单片机控制系统、低通滤波器、显示及保护等主要环节。
主电路由220V市电直接供电。
单相交流电压经晶闸管恒流恒压控制模块
将交流转换为直流，为逆变器提供恒定的直流电压。
大功率正弦超声波电源的开题报告
大功率正弦超声波电源的开题报告1.引言大功率正弦超声波电源是一种用于超声波应用的电子设备。
随着超声波技术的不断发展和应用领域的不断拓展，对于高功率和高品质的超声波信号的需求越来越迫切。
因此，本文所要研究开发的“大功率正弦超声波电源”将为超声波技术的应用和发展提供一定的帮助和支持。
2.研究目的与意义本文的研究目的是设计和开发一种高功率的正弦超声波电源，以满足许多应用实验室和工业领域对于高品质、高功率超声波信号的需求。
其具体研究意义：（1）解决现有大功率超声波电源的问题：现有的大功率超声波电源存在功率波动大、非正弦波形等问题，影响了超声波信号的质量。
（2）提高超声波信号的质量：通过设计和开发一种高功率的正弦超声波电源，能够提高超声波信号的质量和可靠性，如均匀性和噪声、相位和波形等方面。
（3）促进超声波技术的应用和发展：大功率正弦超声波电源的开发能够促进超声波技术的应用和发展，尤其对于新型材料的实验室和工业应用以及医学诊断和治疗等方面。
3.研究内容和方法本文的研究内容主要包括以下几方面：（1）设计和开发一种高功率的正弦超声波电源。
通过分析超声波信号的特点和需求，制定相应的设计方案，并采用相关的电路和控制技术来实现。
（2）测试和分析超声波信号的质量。
采用相应的实验方法和设备，测试和分析不同条件下的超声波信号的质量和性能（如均匀性和噪声、相位和波形等方面）。
（3）修改和改进设计方案。
通过测试和分析的结果，对设计方案进行适当的修改和改进，以进一步提高电源的性能和超声波信号的质量。
本文的研究方法主要包括理论分析、数学模型建立、电路设计和实验测试等方面。
4.预期成果与应用前景通过本次研究的设计和开发，预期将能够发展出一种高功率、高品质的正弦超声波电源，其具体预期成果包括：（1）电源的电路设计方案和实现。
设计并实现一种基于控制技术的高功率正弦超声波电源，可以实现高精度和高稳定性的正弦波形输出。
（2）超声波信号质量的测试和分析。
基于PWM大功率超声波电源的设计
Design of Multimedia Visible Telemeter for Car Reversing Aid System This paper describes the research and development of a multimedia visible telemeter for car reversing aid system. Firstly, the paper introduces the advantage of integrating the telemeter and visible terminal. Then it describes the working principle of this telemeter. The system uses car TV as the display screen, and includes infrared telemeter module, character overlap module, and host controller module.
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（２）
为了防止桥臂直通，设有死区
时间 ，其值由 Ｒ 和 Ｃ 决定。信号的
５
ｔ
占空比随 Ｕｇ变化 ，Ｕｇ越高 ， Ｎ１的输
出越大，Ｎ２输出脉冲的占空比也就
2006.12 电子设计应用
图 ５逆变电路栅极驱动电压波形图
POWER SUPPLY TECHNOLOGIES
电源技术
■ 内蒙古科技大学 机械工程学院 苏凤岐 汪建新 孙建平
基于 Ｐ Ｗ Ｍ 大功率超声波电源的设计
摘 要：本文详细介绍了为驱动磁滞伸缩换能器而设计的一种频率、功率可调式大功率超声波电源，该电源采 用由ＩＧＢＴ构成的全桥式逆变主电路，实现了逆变降压和输出电压调控。控制电路以脉宽调制电路为核 心，通过给定信号和反馈信号电压的比较，获得宽度可变的脉冲信号，调节电源的输出电压，并实现对电 源的闭环控制。
基于DELTA逆变器的超声波逆变电源
基于DELTA逆变器的超声波逆变电源韩书臣【摘要】根据油田采油工艺中使用的超声波逆变电源的工作特征,将DELTA控制技术用于逆变电源,通过并联的DELTA逆变器作为补偿装置,对逆变器开关元件死区时间等因素引起波形畸变能够进行有效地补偿,采用DSP作为主控芯片,输出两路PWM波,根据反馈电压对两路IPM模块进行控制.实验结果表明,采用DELTA逆变器的超声波逆变电源,能够有效地对主逆变器输出波形进行优化,降低了输出正弦波形的畸变率,具有良好的应用前景.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】4页(P41-43,53)【关键词】逆变电源;DELTA逆变器;补偿【作者】韩书臣【作者单位】中国石化石油工程技术研究院胜利分院,山东东营257000【正文语种】中文超声波采油技术是一种近几十年发展起来的三次采油技术，此项技术对于中后期油井产量和油田采收率都非常重要。
在超声波采油技术中，大功率超声波逆变电源作为关键设备。
其控制技术的优劣直接影响采油工艺。
工作过程中对正弦超声波逆变电源输出波形的要求主要有动态响应度、总谐波畸变率（Total HarmonicDistortion, THD）、稳态波形正弦度等技术指标，逆变器运行中，为防止直通所设置的死区引起正弦波形畸变，频率越高，死区时间对波形的影响会越严重，对此，通过谐振槽路来进行参数优化这种效果并不理想[1]，提高逆变器PWM 开关频率也无法有效地改善输出波形，畸变波形会导致电路中元件损耗增加，降低设备运行效率[2]，影响换能器负载的工作，进而对采油工艺产生影响。
针对以上问题，本文应用Delta逆变技术，采用DSP组成智能控制系统，对正弦超声波逆变电源的研制进行了研究。
1 控制原理逆变电源硬件系统如图1所示。
图1 逆变电源硬件系统框图系统中主逆变器调制波使用标准正弦波 ur，载波为三角波，主逆变器通过SPWM 变换后向换能器提供交流电源，设主逆变器输出电压为uout，uout含有高次谐波，其方程为[3]式中，ub表示基波电压，uh表示谐波电压，基准正弦电压为ur=Urmsinωt。
逆变式超声波清洗电源的研究
更为稳定、 可靠； 除此以外， 超声波电 源要具有输出电功率自 动调节之功能， 因 而需设计串联匹配电路。 本文详细介绍了串联匹配电路的电学特性， 推导出串 联 匹配电路电参数之间的匹配原则， 按照该原则设计的串联匹配电路， 空载时电功
率最小，同时能随着清洗物品及其它外界条件的不同而自 动调节电功率。
有一定的抗平衡能力；主开关管采用多个 ＭＯ Ｆ Ｔ并联栅极非祸合连接方式， ＳＥ 使系统增加工作电流， 设计的动态均流电路使主电路安全性加强； 由于超声波换
能器负载的频率随着各种因素的变化而发生漂移， 本文对超声频率跟踪方法进行
了 归纳总结。 本系统中， 主控以Ｃ ４４ 锁相环为频率跟踪方式， Ｄ０６ 很好的跟踪了 负 载频率特性， 辅以软启动、 死区调节、 过压、 欠压、 过流和过热保护， 使系统
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华 中科 技 大 学硕 士 学 位 论 文
Ａ ｓ ｒｃ ｂｔａｔ
Ｔｅ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌ ｍ ｎ ｆ ｓ ｃ ｎ ｕ ａ ｅ ｒｅ ｉ ｈ ａｄ ｄ ｅｐ ｅ ｏ ｕｒｏｉｔ ｈｉ ｅ ｄｓｉ ｄ ｔｓ ｈ ｓｖ ｕ ｙ ｈ ｖ ｏ ｔ ｌ ｎ ｅ ｑ ｒ ｃｂ ｎ ｒ ｅ ｔ ａ ｃ ｅ ｉ ｄｓｔｉ ． ｅ ｅ ｅ ｈ ｐｒｒａ ｅ ｔ ｋｙ ｎ ｕ ｏｔ ｕｒｏｉ ｉｅａｏ Ａ ｔ ｓ ｔ ， ｅｏ ｎ ａｄ ｅ ｔｈｉ ｅ ｈ ｌ ｓ ｃ ｓｒｔｎ ｔ ａ ｉ ｔ ｆｍ ｃ ｎ ｈ ｈ ｍ ｍ ｅ ｅ ｅ ｑ ｆ ｔ ｎ ｃ ｅ ａ ｅ ｉ ｅ ａ ａ ｌ ｅ ｉｔ ｐｐｒ ｎ ｂｓ ｏｔ ｓ ａ ｕｒｏｉｐｗｒ ｑ ｐ ｎ ｒ ｎ ｙ ｄ ｈ ａｅ Ｏ ｔ ａｓ ｈ ｅ ｎｗ ａ ｎ ｏｅ ｕ ｍ ｔ ａ ｚ ｎ ｅ ｅ ． ｈ ｉ ｆ ， ｌ ｓ ｃ ｅ ｏ ｅ ｔ
大功率超声波发生电路的研究
大功率超声波发生电路的研究刘宏亮（中石油管道局第六工程公司第五分公司，天津滨海新区大港，300272）摘要设计一个大功率超声波功率放大电路，即驱动电路，用于驱动超声波换能器，进行大功率超声波焊接。
首先设计出了以场效应管为主要放大器件的开关模式全桥功率放大电路，然后设计出超声波变频、调压以及同步信号控制电路等功能电路，作为全桥电路的辅助电路，用来实现超声波变频以及调节输入电压等功能。
并对其中一些基本功能电路进行了软件模拟，模拟出了这些电路的实际工作状态。
关键词：开关模式；全桥电路；场效应管；变频；调压The Research on High-power ultrasonic CircuitABSTRACTTo design a high-power ultrasonic power amplifier circuit, driving circuit, Drivers for the ultrasonic transducer for high-power ultrasonic welding. At first we designed a field effect transistor amplifier for the main pieces of the full-bridge switching mode power amplifier circuit, then designed ultrasonic transduce, voltage regulate and synchronous control signal circuit function circuit, as a full-bridge circuit auxiliary circuit, which can be used for ultrasonic transduce and input voltage regulating function. We were also using the software to simulate the function of some of the basic circuit, simulated these circuits’actual working condition.Key words: switching mode；full-bridge circuit；field effect transistor；transduce；voltage regulate第1章前提1.1 国内外大功率超声波发生电路的研究1.1.1 超声波的发展史超声学，作为一门研究声音以高于人耳闻域的上限频率（18KHz）传播时的规律的学科，以不算是新鲜课程了[1,2]。
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大功率超声波逆变电源的研制
作者：谢勇， 方宇
作者单位：扬州大学,
刊名：
电力电子技术
英文刊名：POWER ELECTRONICS
年，卷(期)：2001,35(5)
被引用次数：2次
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5.边明奎基于移相SPWM技术的超声波逆变电源空制电路的设计[期刊论文]-大众科技2009(9)
6.周鹏.Zhou Peng改进的超声波逆变电源控制电路[期刊论文]-电子测试2008(8)
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9.滕旭东.傅友登.王弘辉.TENG Xu Dong.FU You Deng.WANG Hong Hui基于数字PWM的新型超声波清洗电源的研制[期刊论文]-电子技术应用2007,33(9)
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1.袁瑞娟.沈建国75kW超声波发生器控制信号研究[期刊论文]-声学技术 2012(4)
2.张善理.屈百达基于PI-PLL的全桥移相式超声电源设计[期刊论文]-电力电子技术 2010(11)
本文链接：/Periodical_dldzjs200105010.aspx。