模塊式超聲波電源的研究與設計

摘 要：當前，超聲波電源應用在多個領域中，為了使超聲波電源獲得更優異的驅動性能，從而滿足工業作業需求，本文主要從模塊式超聲電源的阻抗匹配與頻率跟蹤2個方面進行研究。本文設計了一種LC串聯型匹配電路，實現了換能器的諧振匹配以及負載的最大功率輸出。同時，為了解決換能器長期運行導致固有諧振頻率偏移的問題，本文設計了一種復合控制方法，實現了頻率的實時調節與跟蹤。本文研制了1臺額定功率為800 W的樣機，實際測試結果表明，該超聲波電源達到了最佳功率輸出，并滿足電源對負載工作諧振頻率的實時跟蹤要求，對今后大功率超聲波電源的研究具有一定的促進作用。

關鍵詞：模塊式超聲波電源；匹配電路；頻率偏移；頻率跟蹤

中圖分類號：TB 553 " " 文獻標志碼：A

隨著電力電子技術的迅猛發展，超聲波電源的應用也得到了多樣化的發展。作為換能器的驅動，超聲波電源可以將輸入的工頻電轉化為換能器的固有諧振頻率的交流電，進而通過換能器將能量轉化為機械能，應用于人們的生活中。而換能器因其工作特性，它的一些等效參數會由于工作的環境、時間以及使用中的磨損產生變化，間接影響其工作狀態，導致換能器工作效率降低，固有諧振頻率變化，縮短了換能器的使用壽命。因此，有必要設計一種匹配網絡和一種復合控制頻率跟蹤方法，使超聲波換能器始終工作在高效且穩定的狀態。

1 超聲電源系統結構