大功率超聲電機的驅動與控制系統(tǒng)設計.pdf

1、超聲電機是基于壓電陶瓷逆壓電效應原理驅動的電機，它有很多優(yōu)點，主要包括以下幾個方面：低速下具有大轉矩，響應速度快，無電磁干擾，斷電自鎖，體積小，重量輕等特點，因此非常適用于捕獲機構，提高現(xiàn)有捕獲機構的容錯度，減小捕獲機構本身的體積和質量，具有較高的可靠性。
　　自制的超聲電機是一個行波縱彎復合型大功率旋轉超聲電機，由四個振子來驅動。本文研究內容是為自制的超聲電機設計驅動與控制系統(tǒng)，主要包括驅動電源與控制系統(tǒng)兩部分。
　　其中

2、驅動電源以直接數(shù)字頻率合成技術為基礎，通過FPGA輸出八路PWM信號，再經(jīng)光耦隔離，兩個全橋逆變電路和匹配電路，輸出兩路可精密調節(jié)幅值、頻率和相位差的近正弦波驅動電壓?？刂撇糠种饕霉怆姶a盤采集電機速度信息，然后將采集信號傳輸給DSP，通過DSP計算出相應的控制字，并將控制字傳輸給FPGA，組成一個閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)對電機的速度的跟蹤。
　　本文設計的硬件是DSP+FPGA+功放板的模式。其中控制器以TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS32

3、0F28335為核心，F(xiàn)PGA開發(fā)板采用的是Cyclone IV系列芯片EP4CE6E22C8的開發(fā)板，功放板為自己設計，包括雙全橋逆變電路與輔助電路。軟件方面主要利用LabVIEW編寫的控制界面給FPGA傳輸控制字，滿足控制驅動電源的要求。
　　本文從超聲電機驅動原理出發(fā)，介紹驅動電源信號源的原理與功能，并通過邏輯仿真與板間實驗，驗證信號源的性能。同時根據(jù)超聲電機功率要求設計了驅動電源的功放電路，完成驅動電源的整體設計，并通過測