基于DDS的超聲電機驅動電源的研制.pdf

1、超聲電機是一種基于壓電效應和超聲頻段機械振動的高新技術產品，與傳統(tǒng)的電磁式電機不同，它利用壓電材料的逆壓電效應，將產生的微小形變放大再通過摩擦作用將能量傳遞給轉子，是典型的機電一體化產品，關于它的研究涉及機械設計、振動、材料、電力電子以及自動控制等多個學科。超聲電機具有低速扭矩大、響應快、不受電磁干擾等諸多優(yōu)點，但是上述優(yōu)點需要合適的驅動器才能使其充分發(fā)揮。
　　超聲波電機工作頻率在高于人類聽覺所能感知的20kHz以上，一般低于1

2、00kHz，驅動頻率要盡可能接近或等于其工作頻率，這就給驅動器提出了帶寬和頻率分辨率的要求。由于傳統(tǒng)的驅動電路信號源輸出為方波，其諧波成份容易激起電機定子的非工作模態(tài)，對電機試驗及性能發(fā)揮是非常不利的?；谝陨显蛞约艾F有的信號源技術及硬件設備能夠較容易達到超聲電機的特殊要求，采用正弦信號發(fā)生器，對其輸出的信號直接放大作為電機驅動信號是較為適宜的方法。
　　本文主要針對超聲波電機原理和等效電路的分析結果提出一種較為合適的應用電路方

3、案，并計算相關參數，制作驅動器實物。在設計過程中，將整個系統(tǒng)分為信號源、隔離和功放、升壓和匹配電路三個大模塊，對每個模塊進行分析。首先比較常見的信號源應用電路，分析優(yōu)缺點，最終確定方案。在本方案中采用直接數字頻率合成（DDS）芯片為主體設計信號源，利用單片機實現控制字的加載以及輸出頻率、相位等參量的控制。由于本課題是針對大功率超聲電機設計的，最終驅動電壓幾十至過百伏，因此，需要功放升壓電路。超聲電機本身呈電容特性，需要匹配電路實現高效的