[發明專利]一種超聲波電源及控制方法

有效

• 申請號: 201710980269.4
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107623452B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 吳超群;黃正輝;郜廣磊;姜尚文;王威強;韓進宇;尹緒偉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M7/538;H02M1/14;H01F21/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

本發明提供一種超聲波電源及控制方法，電源包括依次連接的單相全控整流電路模塊、濾波穩壓電路模塊、功率轉換電路模塊和高頻變壓器，還包括電感值可調的匹配電路模塊，電壓控制模塊，以及依次連接的換能器、電流傳感器、控制器模塊、DDS直接數字頻率合成器和驅動電路模塊；所述高頻變壓器通過所述電感值可調的匹配電路模塊連接到所述換能器，所述驅動電路模塊連接所述功率轉換電路模塊，所述控制器模塊、電壓控制模塊、單相全控整流電路模塊依次連接。本發明能夠自動快速的實現頻率跟蹤，比功率恒定，能與多種換能器諧振匹配，高效地將能量傳遞給多種換能器，能量利用率更高，使用范圍更廣。

技術領域

本發明屬于超聲波電源技術領域，具體涉及一種可匹配不同換能器的超聲波電源及其頻率控制方法，可以應用在超聲波復合加工和超聲波霧化等領域。

背景技術

隨著工業的快速發展，超聲波技術的應用越發廣泛，如超聲波復合加工、超聲清洗、超聲波檢測、超聲霧化、醫學上的B超等。

然而，傳統的超聲波電源匹配性能不佳，很難達到理想的效果，超聲能量傳遞效率低。目前的超聲波電源其振蕩電路和匹配電路中的電感為固定值，頻率固定或者頻率變化范圍嚴重受限，只能與一種換能器匹配，不能產生多種與不同的換能器匹配的頻率，造成嚴重的資源浪費。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種能量傳遞效率高且可與多個固有頻率不同、容抗參數不同的換能器匹配的超聲波電源及其頻率控制方法。

為了實現上述目的，其技術解決方案為：

一種超聲波電源，包括依次連接的單相全控整流電路模塊、濾波穩壓電路模塊、功率轉換電路模塊和高頻變壓器，電感值可調的匹配電路模塊，電壓控制模塊，以及依次連接的換能器、電流傳感器、控制器模塊、DDS直接數字頻率合成器和驅動電路模塊；所述高頻變壓器通過所述電感值可調的匹配電路模塊連接到所述換能器，所述驅動電路模塊連接所述功率轉換電路模塊，所述控制器模塊、電壓控制模塊、單相全控整流電路模塊依次連接。

在上述的超聲波電源，所述電感值可調的匹配電路模塊包括：線圈、位于線圈內的磁棒、控制所述磁棒在線圈內長度的控制機構。

在上述的超聲波電源，所述功率轉換電路模塊連接保護電路模塊。

在上述的超聲波電源，所述控制器模塊連接人機交互模塊。

一種上述超聲波電源的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：設定電源的工作頻率和功率；

步驟2：改變電感值可調的匹配電路模塊的電感值，找到流過換能器的最大電流I₁所對應的電感值，然后鎖定在這個電感值工作；

步驟3：工作一段時間后重新測定流過換能器的電流I₂，并使I₂維持在0.9I₁<I₂<1.1I₁范圍內；

步驟4：循環重復步驟3的過程。

一種上述超聲波電源的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：設定電源的起始工作頻率和功率；

步驟2：采集流過換能器的電流；

步驟3：將步驟1中限定的起始工作頻率進行遞增；

步驟4：找到流過換能器的最大電流I_max1和該最大電流對應的頻率F_max1；

步驟5：改變電感值可調的匹配電路模塊的電感值，找到流過換能器的最大電流I_max1所對應的電感值，然后鎖定在這個電感值工作；