基于FPGA的雙超聲振子壓縮驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、纖維素燃料能源是屬于新能源的一種，可以通過農(nóng)作物秸稈經(jīng)過粉碎與壓縮得到，可以彌補(bǔ)我國(guó)能源緊張的局面，化解我國(guó)能源需求緊張的危機(jī)，不但符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需求，而且還可以大大降低我國(guó)大氣污染指數(shù)。本課題意識(shí)到傳統(tǒng)的壓縮成型環(huán)節(jié)技術(shù)不夠完善，壓縮出來的生物質(zhì)壓塊體積過大，導(dǎo)致運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本過高，于是提出利用一臺(tái)超聲電源同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)性能參數(shù)相同或相近的超聲振子，其中一個(gè)可以移動(dòng)的，另一個(gè)固定在工作臺(tái)。利用工作臺(tái)與工具頭同步振動(dòng)的雙超聲振子壓縮系

2、統(tǒng)，以減小壓塊的體積。此壓縮系統(tǒng)的研究包括以下內(nèi)容:
　　首先本論文在對(duì)超聲波電源的工作原理進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)以FPGA為控制核心的雙超聲振子壓縮驅(qū)動(dòng)電源總體方案，對(duì)電源各個(gè)模塊進(jìn)行做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，確定了以電流和相位組合頻率跟蹤法作為本課題的雙超聲振子壓縮驅(qū)動(dòng)電源的頻率跟蹤方法。
　　其次本論文在確定雙超聲振子壓縮驅(qū)動(dòng)電源總體方案的基礎(chǔ)上，確定了超聲電源的匹配網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所選用的串聯(lián)匹配網(wǎng)絡(luò)做了詳盡的說明。對(duì)電源的輸出高

3、頻變壓器進(jìn)行了詳細(xì)的參數(shù)設(shè)計(jì)以及其繞制做了詳細(xì)的介紹。然后對(duì)驅(qū)動(dòng)電源在調(diào)試過程所需的動(dòng)態(tài)電感進(jìn)行詳盡的設(shè)計(jì)。
　　最后本論文對(duì)雙超聲振子壓縮驅(qū)動(dòng)電源控制電路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，確定了變步長(zhǎng)電流最大值掃頻思想和相位差原理頻率自動(dòng)跟蹤方案。還有對(duì)A/D采樣模塊、輸出功率調(diào)節(jié)模塊等FPGA硬件模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。完成了人機(jī)交互界面系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中包括人機(jī)界面和通信協(xié)議。然后在對(duì)FPGA核心板進(jìn)行二次開發(fā)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建NiosⅡ軟核及SOPC

4、系統(tǒng)，使觸摸屏與FPGA之間能進(jìn)行良好的通信。接著對(duì)驅(qū)動(dòng)電源各個(gè)模塊進(jìn)行PCB板設(shè)計(jì)并進(jìn)行裝箱，最后通過壓縮裝置對(duì)電源進(jìn)行檢驗(yàn)。第一，分別在無(wú)超聲、單超聲與雙超聲的情況下，對(duì)不同壓縮時(shí)間壓縮得到生物質(zhì)壓塊的體積大小進(jìn)行對(duì)比;第二，在不同壓縮時(shí)間與輸入電壓下，雙超聲對(duì)壓塊的體積的影響。最后對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了雙超聲對(duì)減少生物質(zhì)壓塊體積有很大作用，進(jìn)而證實(shí)了一臺(tái)超聲電源能良好地驅(qū)動(dòng)兩個(gè)超聲振子，其運(yùn)行狀態(tài)和頻率自動(dòng)跟蹤效果