高壓壓電陶瓷驅(qū)動電源技術(shù)研究.pdf

1、壓電陶瓷具有的正逆壓電效應(yīng)，使得壓電陶瓷驅(qū)動技術(shù)在近些年的微驅(qū)動定位領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。精密的微位移定位要求壓電陶瓷驅(qū)動器具有低紋波、高頻響和快速的動態(tài)響應(yīng)，因此壓電陶瓷驅(qū)動器的研究成為微位移定位系統(tǒng)中的關(guān)鍵任務(wù)之一。目前市場上常見的壓電陶瓷驅(qū)動器大多采用線性電源驅(qū)動方式，普遍存在損耗大、體積大、功率低等問題，為克服上述缺陷并結(jié)合特定的壓電陶瓷驅(qū)動器要求，本文采用PWM驅(qū)動方式，提出了前級DC/DC升壓和后級DC/AC逆變的兩級式驅(qū)

2、動方案，設(shè)計了帶有直流偏置可連續(xù)調(diào)頻調(diào)幅的正弦波壓電陶瓷驅(qū)動電源。
　　壓電陶瓷驅(qū)動器首先通過前級電路將直流30V~42V升壓至380V，逆變后產(chǎn)生峰值為300V的正弦波，再與前級輸出的隔離直流電壓相疊加產(chǎn)生帶直流偏置的正弦波。
　　針對電池供電系統(tǒng)，本文研究一種具有較高升壓比和低紋波輸入電流的升壓DC/DC變換器，該變換器基于交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)和有源箝位電路，不僅可以吸收開關(guān)管關(guān)斷時變壓器漏感引起的電壓尖峰，而且能夠在寬范圍輸入

3、電壓和負(fù)載變化情況下實現(xiàn)高頻開關(guān)管的ZVS，減小器件的體積和重量，保持變換器較高效率。輔助開關(guān)管的驅(qū)動波形與主開關(guān)管驅(qū)動波形完全互補，不需要添加額外的驅(qū)動電路，設(shè)計簡單易行。論文詳細(xì)分析升壓DC/DC變換器的工作模態(tài)和工作原理，研究緩沖電路環(huán)節(jié)的分析設(shè)計和軟開關(guān)的實現(xiàn)條件，并給出電路參數(shù)計算過程。對升壓變換器控制方法進(jìn)行深入研究，采用狀態(tài)空間平均法建立升壓變換器的小信號模型，設(shè)計PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，在此基礎(chǔ)上建立仿真模型，對控制方法進(jìn)行驗證

4、。
　　后級采用全橋逆變拓?fù)?，雙極性SPWM控制策略。建立逆變器的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計電壓平均值和電壓瞬時值雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證輸出電壓低畸變率、高正弦度和較高的輸出精度，逆變器輸出的正弦波與前級電路輸出的隔離直流電壓相疊加用于驅(qū)動壓電陶瓷，利用PSIM軟件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。
　　基于理論分析和仿真驗證，采用TMS320F2812數(shù)字控制芯片，設(shè)計整個系統(tǒng)的軟件程序，實現(xiàn)驅(qū)動硬件電路設(shè)計。繪制PCB板搭建實驗平臺，對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)