[發(fā)明專利]一種V型超聲直線電機驅(qū)動電源及其驅(qū)動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010830328.1
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112104260B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 張鐵民;甘展宇
• 申請（專利權）人: 華南農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

1.一種V型超聲直線電機驅(qū)動電源，其特征在于，包括半橋升壓電路、整流電路、濾波及降壓電路、半橋輸出電路、匹配電路、驅(qū)動電路、控制器以及反饋電路，市電經(jīng)半橋升壓電路升壓后再經(jīng)整流電路整流，得到一個與市電隔離的高壓直流電，濾波及降壓電路對所述高壓直流電濾波，其中包括兩個串聯(lián)的電容，串聯(lián)點形成一個分壓，該分壓大小可調(diào)，得到可調(diào)直流穩(wěn)壓源，用做微位移運動過程中壓電陶瓷靜態(tài)變形驅(qū)動電壓；將濾波后的高壓直流電和可調(diào)直流穩(wěn)壓源接入半橋輸出電路；控制器通過讀取反饋電路模擬信號獲取濾波及降壓電路的輸出信息，通過驅(qū)動電路對半橋升壓電路、濾波及降壓電路以及半橋輸出電路進行調(diào)節(jié)，為超聲直線電機提供穩(wěn)定的直流偏置可調(diào)的交流脈沖電壓或可調(diào)的直流電壓。

2.根據(jù)權利要求1所述的V型超聲直線電機驅(qū)動電源，其特征在于，所述半橋升壓電路采用半橋拓撲，使用升壓變壓器在功率管開關電路的作用下對輸入的交流市電進行隔離以及升壓，對應的功率管采用變壓器隔離驅(qū)動。

3.根據(jù)權利要求1所述的V型超聲直線電機驅(qū)動電源，其特征在于，所述整流電路為全橋整流電路，采用二極管為高壓快恢復二極管。

4.根據(jù)權利要求1所述的V型超聲直線電機驅(qū)動電源，其特征在于，所述濾波及降壓電路中采用三個電容為整流電路輸出的電壓濾波，其中兩個電容串聯(lián)連接，串聯(lián)點形成一個分壓，在功率管的控制下該分壓大小可調(diào)，用做微位移運動過程中壓電陶瓷靜態(tài)變形驅(qū)動電壓，另一個電容除濾波功能外，還用于抑制分壓調(diào)節(jié)過程中整流電路輸出電壓可能出現(xiàn)的電壓抬升幅度。

5.根據(jù)權利要求1所述的V型超聲直線電機驅(qū)動電源，其特征在于，所述半橋輸出電路具有兩路，將整流電路經(jīng)過濾波后的高壓進行逆變，輸出帶直流偏置的交流方波脈沖；

所述匹配電路具有兩路，均為LC低通濾波器，將半橋輸出電路輸出的方波脈沖濾波后輸入到超聲直流電機振子的兩組壓電陶瓷部件。

6.根據(jù)權利要求1所述的V型超聲直線電機驅(qū)動電源，其特征在于，所述驅(qū)動電路用于對控制器輸出的控制信號進行功率放大，驅(qū)動半橋升壓電路、濾波及降壓電路、半橋輸出電路中對應的功率管。

7.根據(jù)權利要求1所述的V型超聲直線電機驅(qū)動電源，其特征在于，所述控制器主控采用單片機，具備按鍵及串口通信接口以用于控制參數(shù)設置，運行時通過反饋電路在閉環(huán)控制下保證輸出電壓的穩(wěn)定。

8.一種基于權利要求1-7任一項所述V型超聲直線電機驅(qū)動電源的驅(qū)動方法，其特征在于，包括步驟：

將輸入的市電隔離升壓到V型超聲直線電機所需的直流高壓；

通過對半橋升壓電路、濾波及降壓電路、半橋輸出電路的控制，使得V型超聲直線電機在位移補償運動中調(diào)節(jié)壓電陶瓷電壓實現(xiàn)微位移調(diào)節(jié)，在步進運動中調(diào)節(jié)驅(qū)動交流脈沖的直流分量實現(xiàn)超聲直線預緊力微調(diào)。

9.根據(jù)權利要求8所述的驅(qū)動方法，其特征在于，驅(qū)動方法包括步驟：

若當前要執(zhí)行快速步進驅(qū)動模式，預先設定輸出脈沖幅值、脈沖偏置值、頻率、相位以及脈沖個數(shù)信息，調(diào)節(jié)電源輸出直流電壓的幅值到設定值并等待其穩(wěn)定，設置好頻率、相位關系后開啟半橋輸出電路逆變輸出，并對輸出的脈沖數(shù)進行計數(shù)，若輸出脈沖達到設定值或收到停止指令，立即關閉脈沖輸出并發(fā)送停止信號；

若當前要執(zhí)行微位移驅(qū)動模式，則調(diào)節(jié)濾波及降壓電路的輸出電壓，該電壓經(jīng)半橋輸出電路和匹配電路后輸入到超聲直流電機振子的兩組壓電陶瓷部件，用于控制壓電陶瓷靜態(tài)變形。

10.根據(jù)權利要求8或9所述的驅(qū)動方法，其特征在于，V型超聲直線電機外部設有位置檢測裝置，位置檢測裝置將驅(qū)動位置信息反饋給控制器，控制器根據(jù)反饋信息通過驅(qū)動電路對半橋升壓電路、濾波及降壓電路以及半橋輸出電路進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)閉環(huán)的控制。