[發明專利]用于壓電作動器的驅動器的可控電感裝置

有效

• 申請號: 201110314413.3
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102361428A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 李華峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P13/00
• 分類號: H02P13/00;H02N2/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

?本發明屬于電磁學和電力電子領域，涉及一種壓電作動器驅動控制器，特別是指一種適用于單相和多相壓電作動器的驅動器的可控電感技術。

背景技術

?壓電作動器是利用壓電功能材料構成的一類作動器，包括壓電換能器、壓電焊接機、超聲電機等，已在多個領域展現出巨大的應用潛力和優勢。

壓電作動器工作時必須配備驅動器。由于壓電作動器一般為容性作動器，因此必須用電感進行阻抗匹配，以提高驅動器效率。但壓電作動器的容抗大小隨負載、驅動頻率和溫度等影響較大，固定電感無法做到動態匹配，因此如能使電感大小隨容抗改變而變化，則可提高驅動器效率。

由于壓電作動器的工作頻率一般為超聲頻率，因此傳統的用于工頻領域的可控電抗器在此無法使用，主要障礙是使用的變壓器材料不能是硅鋼片，并且用于控制變壓器磁通的控制器如使用PWM技術，則由于開關管開關頻率過高，使得該部分電路的損耗增加。

基于以上分析，本發明人對現有的壓電作動器驅動器中的可控電感技術進行深入研究，并經多次改進，本案由此產生。

發明內容

?本發明的主要目的，在于提供一種用于壓電作動器的驅動器的可控電感裝置，其可使得驅動器負載在壓電作動器負載變化時實現動態匹配。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種用于壓電作動器的驅動器的可控電感裝置，所述壓電作動器與壓電驅動器相連接；所述可控電感裝置包括電感本體、信號處理電路、可控交流電源和相位檢測電路，電感本體的磁心由非硅鋼片制成，其副邊繞組與壓電作動器連接，輸出可調控的電感值，原邊繞組連接可控交流電源的一端，而可控交流電源的另一端連接信號處理電路，所述信號處理電路的另一端與相位檢測電路相連接，所述相位檢測電路檢測壓電驅動器的輸出相位或感興趣點的相位，通過信號處理電路改變可控交流電源的輸出電壓幅值或相位，進而改變電感本體的感抗大小。

上述可控交流電源為可控交流電壓源或可控交流電流源。

采用上述方案后，本發明利用影響電感本體感抗的因素，利用相位檢測電路實時檢測壓電驅動器的相位情況，并據此改變可控交流電源的輸出電壓相位或幅值，進而改變電感本體的感抗，從而實現壓電驅動器的負載匹配。本發明可將壓電驅動器的壓電作動器進行動態補償，在不同驅動頻率和負載條件下都能獲得完全匹配，提高驅動器效率。

附圖說明

?圖1是本發明中電感可控的原理圖；

其中圖中標號：L—可控電感，L₁—變壓器原邊主電感，L₂—變壓器副邊主電感，M—變壓器原副邊互感，u—變壓器原邊電壓，i₁—變壓器原邊電流，i₂—變壓器副邊電流，U—可控電壓源；

圖2是本發明用于壓電作動器驅動控制器的示意圖。

具體實施方式

?以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。

如圖2所述，本發明提供一種用于壓電作動器的驅動器的可控電感裝置，所述的壓電作動器與壓電驅動器相互連接，在壓電驅動器的驅動下實現壓電作動器的工作；所述的可控電感裝置包括電感本體L、相位檢測電路G、信號處理電路S和可控交流電源，此處的可控交流電源可采用可控交流電壓源或可控交流電流源，本實施例中以可控交流電壓源U為例進行說明，下面將對本發明中各部件的連接與工作關系進行介紹。

配合圖1所示，所述的電感本體L實際上是個四端口變壓器，設其原邊主電感為L₁，副邊主電感為L₂，原副邊互感為M，變壓器原邊電壓為u，變壓器原邊產生的電流為i₁。將變壓器的副邊連接可控交流電壓源U，控制可控交流電壓源U，使變壓器副邊電流i₂與i₁滿足下式：

則對變壓器原邊而言，等效電感為：

即電感受副邊電流大小和相位控制。