[发明专利]超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路

说明书

技术领域

本发明涉及超声焊接系统驱动电源控制，尤其涉及一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路与方法。

背景技术

在现有的技术中用于超声清洗、超声塑料、金属焊接、超声乳化、超声加工等的超声波电源中，由于负载变化、换能器温度变化，模具老化，环境温度变化等因素的影响，需要对超声工作频率进行实时跟踪。目前频率跟踪主要采用检测输出电压电流相位变化或者实时检测输出电流的大小进行跟踪。由于输出电压电流波形在负载变化时，特别小负载时容易发生畸变，电路不能很好的判别相位差，因而也不能很好地实现频率跟踪。由于超声换能器一个容性负载，其输出电流包含有较大的无功分量，如果直接检测其电流大小也不能反应输出负载实际大小的变化，因此也达不到频率跟踪振幅控制的效果。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路与方法。

本发明提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，包括电流互感器T、超声换能器、超声换能器静态匹配电容C1、互感器输出采样电阻Rs，其中，所述电流互感器T的绕组L1所述超声换能器串联，所述电流互感器T的绕组L2与所述超声换能器静态匹配电容C1串联、互感器输出绕组L3与采样电阻Rs连接。

所述电流互感器T的绕组L1与绕组L2的匝数相同但同名端相反。所所述超声换能器静态电容C0的电容值等于所述超声换能器静态匹配电容C1的电容值。

作为本发明的进一步改进，保持C1的大小不变，L2的匝数可调，L1匝数/L2匝数=C1电容值/C0电容值。

作为本发明的进一步改进，本发明还提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，包括超声换能器、超声换能器静态匹配电容C1、电流互感器T1、采样电阻RS1,电流互感器T2，采样电阻RS2，其中，所述超声换能器与电流互感器T1的初级绕组L1串联，采样电阻RS1与电流互感器T1的次级绕组L2连接，所述超声换能器静态匹配电容C1与所述电流互感器T2的初级绕组L1串联,采样电阻RS2与电流互感器T2的次级绕组L2连接。

作为本发明的进一步改进，所述超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路还包括减法器，所述电流互感器T1的绕组L2的电压输出端U1与所述减法器的负极输入端连接，所述电流互感器T2的绕组L2的电压输出端U2与所述减法器的正极输入端连接。

作为本发明的进一步改进，所述电流互感器T1的绕组L2的电压输出端与所述减法器的负极输入端之间串联有衰减电阻R1，所述电流互感器T2的绕组L2的电压输出端与所述减法器的正极输入端之间串联有衰减电阻R2和可调衰减比电阻R3。

作为本发明的进一步改进，所述减法器的输出端连接有压控振荡器U3。

作为本发明的进一步改进，所述减法器、压控振荡器U3之间连接有真有效值转换电路。

本发明还提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪方法，通过检测超声换能器的有功电流Ip来实现频率实时跟踪。

作为本发明的进一步改进，将超声换能器的输入电流I0和超声换能器静态匹配电容C1电路的电流I1各自使用电流互感器，超声换能器静态匹配电容C1固定为一个常量，将电流互感器输出电流转化为电压U1、电压U2，将电压U1、电压U2送入到一个减法器，减法器前面设计一个衰减电路，通过调整衰减电阻R2、衰减电阻R3的大小，从而使超声换能器的输入电流I0和超声换能器静态匹配电容C1电路的电流I1对应的输出电压一致，减法器输出的电压为超声换能器对应的有功电流Ip的大小，通过真有效值转换电路输出的真有效值加到压控振荡器U3，从而实现频率的自动跟踪。

本发明的有益效果是：通过上述方案，实现了超声换能器频率的实时跟踪，控制器采集有功电流的大小实现恒振幅控制。

附图说明

图1是本发明一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路的实施例一的电路图。

图2是是本发明一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路的实施例二的电路图。

图3是是本发明一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路的实施例三的电路图。

图4是是本发明一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路的实施例四的电路图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例一