资源描述：
《动态匹配超声波换能器谐振电感的方法与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第41卷第12期电力电子技术Vol.41,No.122007年12月PowerElectronicsDecember,2007动态匹配超声波换能器谐振电感的方法与实现翁洁知,惠晶(江南大学,江苏无锡214122)摘要:针对按固定谐振点匹配超声波换能器中电感参数存在的缺点,应用耦合振荡法建立换能器的匹配电感与耦合频率之间的数学模型,给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系,动态选择换能器匹配电感的方法。利用调谐电抗器使匹配电感随耦合谐振频率变化,并据此设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明,采用
2、可变电感匹配方法的超声波电源能够兼顾谐振效率和次级最大功率输出,具有实际的应用价值。关键词:换能器;振荡器;谐振;变换器中图分类号:TN712,TM46文献标识码:A文章编号:1000-100X(2007)12-0096-02MethodandRealizationforDynamicMatchingaResonantInductanceofUltrasonicTransducerWENGJie-zhi,HUIJing(JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)Abstra
3、ct:Toeliminatetheshortcomingsduetochoosingafixedresonantfrequencyformatchinginductanceparame-tersofanultrasonictransducer,themodelingaswellastheoreticanalysisforthedynamicmatchingrelationsbetweentheinductanceparameterandthecoupledfrequencyareintroducedin
4、thispaper.Applyingthemodelandthecoupledreso-nancetheoryfordynamicchoosingmatchinginductance,anexperimentalinverterusedintheultrasonicpowersupplywasdesigned.Theemulativeandexperimentalresultsshowedthatthenovelmatchingmethodmentionedaboveisprovidedwiththea
5、dvantages,comparedtothetraditionalmatchingmethodwithafixedfrequency,suchastheresonateefficiencyandthesubpowerishigher.Keywords:transducer;resonance;resonant;converter1引言合系统,因此利用耦合振荡的基本原理分析匹配电超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机感和耦合谐振频率的关系。当换能器的工作频率发械振动的器件,广泛用于超声波加工、诊断、清
6、洗等生改变时,在传统逆变器频率跟踪的基础上,同时动领域,它与发生器之间需要进行阻抗匹配,才能工作态地改变匹配电感,使系统获得更高的效率。在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输2串联匹配原理出方波存在的高次谐波成分,因此应用较为广泛。但图1示出换能器的等效电路。其中,并联电是,环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐路由换能器的静态电容C0和串联支路组成。串振频率发生漂移,使谐振系统失谐。传统解决失谐的联支路由动态电感Lm、动态电容Cm和动态电阻方法是频率跟踪[1,2],但无论是声跟踪法、电跟踪法、
7、R组成。m锁相式频率自动跟踪法或电流负反馈法等,都是以调节超声逆变器的开关频率为唯一手段的,当换能器的参数变化时,会导致按静态匹配的谐振工作点漂移。此时,匹配电感工作在非谐振状态,导致换能器功率损耗和发热,致使输出能量大幅度下降,甚至图1换能器等效电路停振,在实际应用中受到限制。所以,逆变器在跟踪图中L0——匹配电感谐振点调节开关频率时,应同时改变匹配电感才能由图1a可得换能器的等效阻抗为:使谐振系统工作在最高效能状态。Z=R+jX(1)换能器和匹配网络构成的系统实际上是一个耦将式(1)代入各参数后展开
8、得:ωCR2定稿日期:2007-07-13Z=Rm+jωL0m2!0-1+(ωCR)2"(2)作者简介:翁洁知(1983-),女,浙江诸暨人,硕士研究生。1+(ωC0Rm)0m研究方向为电力电子与电力传动。在谐振条件下,换能器的等效电抗为:96动态匹配超声波换能器谐振电感的方法与实现ωCR2(ω,ω),ω
