[发明专利]一种高压压电陶瓷驱动电源及控制方法

说明书

本发明公开了一种高压压电陶瓷驱动电源及控制方法，属于驱动电源技术领域，包括移相并联电路单元，包括控制输入端、电源输入端和电源输出端；所述移相并联电路单元根据控制输入端输入的SPWM波对电源输入端输入的直流电压信号进行调节并在电源输出端产生连续可调频调幅的正弦波信号，从而驱动压电陶瓷发生微位移；所述移相并联电路单元包括多路移相并联电路模块，多路移相并联电路模块之间以串联的方式连接，用于增大输出电压。方法包括根据所述SPWM信号及所述直流信号调节输出信号的幅值及频率。本发明的驱动电源具有输出电压高、驱动电流大、输出功率高、频率响应快的特点。

技术领域

本发明涉及驱动电源技术领域，尤其涉及一种高压压电陶瓷驱动电源。

背景技术

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，具有正逆压电效应，正是压电陶瓷具有的正逆压电效应，使得压电陶瓷驱动技术在近些年来在微驱动定位领域中发挥着重要的作用，他可以代替传统响应慢、惯性大、可靠性差和结构复杂的气动式、机械式、液压式等驱动器，主要优点集中在其高定位精度、高频响和快的响应速度。位移范围可以精确到毫米级，而且压电陶瓷兼容于真空环境。另外，在静态工作条件下，负载能力大，功耗低。所以压电陶瓷被广泛应用于航天飞机微控制、精密测量加工、电子仪表等微定位技术领域中，同时压电陶瓷微位移驱动器在机床、机器人柔性臂关键技术中，也有着相当多的应用，甚至可以利用压电陶瓷谐振特性来实现线性马达的驱动。

市场上的压电陶瓷分为高压压电陶瓷和低压压电陶瓷两类，就压电陶瓷的逆效应来说，二者输出的微位移量无甚差异，但是高压压电陶瓷能够输出更大的机械力。作为高压压电陶瓷驱动电源也应该满足输出电压高且稳定性好，纹波小，且能满足瞬时提供较大的电流，以满足输出更大的机械力。

目前其应用的普遍问题在于压电陶瓷驱动电源输出纹波大、工作电压低、驱动电流小、功率小、频响低，且体积过大也不利于某些场所的实际应用，如小型航拍无人机中的驱动电源，体积小是非常重要的指标。

另外，现有技术公开号为CN105429476的专利文件中将一个全桥电路与多个半桥电路串联连接，通过DSP分析计算各个桥臂的PWM值，再与FPGA通信传递使FPGA输出对应PWM波。该技术虽然可以在一定程度上增大输出电压，但是串联半桥电路增多后不仅电路变得复杂，控制上也增大了难度，输出电流纹波得不到保证，整个系统的响应也会变得很慢。而且输出电流有限，不能够很好地满足高电压、大电流压电陶瓷。

因此，设计出一种能够达到高压、高功率、便携式的压电陶瓷驱动电源，对于国内的技术水平和市场应用，有着重要的理论意义和实际价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术高压压电陶瓷驱动工作电压低、驱动电流小、功率小、频率响应低的不足，提供一种高压压电陶瓷驱动电源。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高压压电陶瓷驱动电源，包括移相并联电路单元包括移相并联电路单元，包括控制输入端、电源输入端和电源输出端；所述移相并联电路单元根据控制输入端输入的SPWM波对电源输入端输入的直流电压信号进行调节并在电源输出端产生连续可调频调幅的正弦波信号，从而驱动压电陶瓷发生微位移；

所述移相并联电路单元包括多路移相并联电路模块，多路移相并联电路模块之间以串联的方式连接，用于增大输出电压。

具体地，移相并联电路模块包括多个串联连接的滤波电路模块和多路并联连接的半桥逆变电路，所述滤波电路模块包括若干并联连接的滤波电路，每一路半桥逆变电路的电源输入端接收所述直流电压信号，每一路半桥逆变电路的控制输入端接收所述SPWM波，每一路半桥逆变电路的输出端与滤波电路连接，滤波电路的输出端与压电陶瓷连接。