高壓壓電陶瓷驅動電源技術研究.pdf

1、壓電陶瓷具有的正逆壓電效應，使得壓電陶瓷驅動技術在近些年的微驅動定位領域中發(fā)揮著重要的作用。精密的微位移定位要求壓電陶瓷驅動器具有低紋波、高頻響和快速的動態(tài)響應，因此壓電陶瓷驅動器的研究成為微位移定位系統(tǒng)中的關鍵任務之一。目前市場上常見的壓電陶瓷驅動器大多采用線性電源驅動方式，普遍存在損耗大、體積大、功率低等問題，為克服上述缺陷并結合特定的壓電陶瓷驅動器要求，本文采用PWM驅動方式，提出了前級DC/DC升壓和后級DC/AC逆變的兩級式驅

2、動方案，設計了帶有直流偏置可連續(xù)調頻調幅的正弦波壓電陶瓷驅動電源。
　　壓電陶瓷驅動器首先通過前級電路將直流30V~42V升壓至380V，逆變后產生峰值為300V的正弦波，再與前級輸出的隔離直流電壓相疊加產生帶直流偏置的正弦波。
　　針對電池供電系統(tǒng)，本文研究一種具有較高升壓比和低紋波輸入電流的升壓DC/DC變換器，該變換器基于交錯并聯(lián)結構和有源箝位電路，不僅可以吸收開關管關斷時變壓器漏感引起的電壓尖峰，而且能夠在寬范圍輸入

3、電壓和負載變化情況下實現(xiàn)高頻開關管的ZVS，減小器件的體積和重量，保持變換器較高效率。輔助開關管的驅動波形與主開關管驅動波形完全互補，不需要添加額外的驅動電路，設計簡單易行。論文詳細分析升壓DC/DC變換器的工作模態(tài)和工作原理，研究緩沖電路環(huán)節(jié)的分析設計和軟開關的實現(xiàn)條件，并給出電路參數(shù)計算過程。對升壓變換器控制方法進行深入研究，采用狀態(tài)空間平均法建立升壓變換器的小信號模型，設計PI調節(jié)器參數(shù)，在此基礎上建立仿真模型，對控制方法進行驗證

4、。
　　后級采用全橋逆變拓撲，雙極性SPWM控制策略。建立逆變器的數(shù)學模型，設計電壓平均值和電壓瞬時值雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證輸出電壓低畸變率、高正弦度和較高的輸出精度，逆變器輸出的正弦波與前級電路輸出的隔離直流電壓相疊加用于驅動壓電陶瓷，利用PSIM軟件對系統(tǒng)進行仿真分析。
　　基于理論分析和仿真驗證，采用TMS320F2812數(shù)字控制芯片，設計整個系統(tǒng)的軟件程序，實現(xiàn)驅動硬件電路設計。繪制PCB板搭建實驗平臺，對系統(tǒng)進行詳細