[发明专利]铸造用数字式超声电源控制系统

权利要求书

1.一种基于铝合金铸造工艺的数字式超声波电源控制系统，其特征在于：超声波电源是将工频220V电压通过交-直-交转换成高频电压输出，推动压电换能系统振动，就可以得到超声波；通过霍尔传感器检测得到流经换能器的电流和换能器两端的电压，DSP采集这些信号经过运算送出带有一定频率的带死区的方波给驱动电路形成两路驱动信号来推动逆变器的开通和关闭；铸造用超声波发生器系统包括：整流变压器、二极管整流电路、MOSFET单相全桥逆变电路、模拟量输入单元、波形转换与匹配电路组成；控制电路主控器为TMS320F2808 DSP，主要功能为接收各种设定信息及指令，产生一定频率的PWM信号控制MOSFET的通断输出所需电压幅值和频率的电压信号，使换能器始终工作在谐振频率点，同时，还有人机交互、信号采样和故障自诊断等功能；主电路主要由二极管不控整流器和PWM逆变器组成，通过DSP输出一定频率的PWM波控制MOSFET逆变器调节输出电压和频率；波形转换与匹配电路包含高频功率变压器，用来升压和隔离，避免负载端电感在高频作用下产生瞬间高压损坏功率器件；DSP通过采样输出电压和电流的相位能够及时的调整MOSFET的输出电压频率来实时跟踪换能器的谐振频率，同时，DSP可以实时检测故障信号对主电路进行保护，达到系统免维护的性能。

2.根据权利要求1所述的实时跟踪换能器的谐振频率，其特征在于采用以下步骤，达到频率跟踪的软件实现：这里设计了两种模式，一种是通过手动按键的方式来改变频率，如果频率改变的很多，可以直接来输入数字来改变频率；如果要调节的频率不多，则通过两个按键来实现频率的增加或减少；另一种是自动跟踪方式来改变频率，根据谐振时电流有效值为最大的特点，在谐振条件下，超声换能系统的阻抗最小，因此将输出最大电流，采用扫频的方法来搜索超声换能系统的谐振频率，所述电流的有效值定义为：                                                ，实际操作的时候可以通过编程先在几个周期内按照时间间隔t采集多个离散点电流ix，然后在这些点中寻找两个相邻的点iA、iB，使得iA<0，iB>0，于是可以推出iA点与iB点中有一个过零点，再往后寻找N-2个点，N=T/t，T=1/f，使得这N个点落在一个周波内，由，可以近似得出其有效值。