工業級別超聲波電源發生器寬頻自適應大功率機械加工超聲波電源的意義、背景及國內外研究現狀;并與市場上只能匹配固定換能器的傳統超聲波電源進行比較，提出可以對諧振頻率為15kHz-40kHz的任意換能器進行匹配;對整流調壓電路、高頻逆變電路、阻抗匹配電路和電壓電流采樣電路的硬件參數進行計算分析和器件選取;根據典型機械加工換能器的阻抗和諧振頻率，確定本文的寬頻自適應大功率機械加工超聲波電源裝置的輸出頻率為15kHz-40kHz，最大輸出功率為2kW。

工業級別超聲波電源發生器利用Matlab/Simulink軟件對裝置整體電路拓撲和控制系統進行仿真驗證，仿真結果驗證了本文設計的寬頻自適應大功率機械加工超聲波電源系統的正確性和可行性，仿真研究發現恒功率模式下，設定功率后，通過PI調節，電源很快達到設定功率，并且穩定輸出;設計了粗精結合變步長的頻率跟蹤算法，實現了諧振頻率跟蹤速度更快精度更高，實時保證換能器處于諧振狀態。

工業級別超聲波電源發生器本套裝置的硬件開發以單相BUCK調壓電路和全橋逆變拓撲作為主電路的核心，中央主控單元通過控制BUCK調壓電路驅動信號的占空比，進行輸出功率調節;通過控制逆變電路驅動信號的頻率，來調整高頻逆變電路輸出的電壓頻率，使換能器工作在諧振的狀態。

工業級別超聲波電源發生器基于上述硬件平臺，本文開發了對超聲波電源工作和換能器諧振實時監控的應用軟件平臺，可實現基本參數設置、故障判斷、實時顯示輸出功率和頻率、歷史數據存儲等功能。并在實驗室和工廠完成系統性能測試，試驗結果滿足現場機械加工要求，各項功能均達到了本文的設計目標。

工業級別超聲波電源發生器

審核編輯 黃宇