基于TMS320LF2407的新型超声波电源的研究

4 仿真及实验结果

基于以上理论分析及系统的硬件与软件设计，用PSpice软件对移相功率控制超声电源进行仿真。如图7、图8所示。





选取的超声换能器型号是DH-6160F-15S-3，其谐振频率为25 kHz，谐振阻抗为15Ω，静态电容为27000 pF，通过计算，其匹配电感为O．75 mH。图7、图8分别给出移相角分别为φ=0°，φ=45°时的输出电压u和输出电流i仿真波形。由仿真波形比较分析，当移相角φ逐渐增大，其输出电压脉宽逐渐减小，电流幅度逐渐减小，可见调节φ的大小即可以实现输出功率的调节。另外，功率管工作在ZVS软开关状态，降低了开关损耗和电压电流应力，逆变器始终工作在负载谐振状态，负载侧的功率因数高，控制简单，提高电源的可靠性。根据前面的设计，对3 kw／30 kHz的超声波发生器进行实验，下面给出逆变桥的驱动波形，PS-PWM控制输出波形，频率跟踪实验波形。图9为θ=60°时Z1和Z4的驱动波形，图10为θ=60°时输出电压和电流波形；图11为频率跟踪后稳态的输出电压和电流波形。







5 结语

由于传统开关管触发电路是由硬件实现脉冲移相控制的，其线路复杂，元件易老化，输出波形易发生不同程度的失真，使触发脉冲对称度受到很大影响。由微处理器构成的控制系统，能在满足精确性的前提下，实时、准确地完成控制任务，利用软件实现移相控制，可以大大改善触发脉冲的对称度，提高信号精度。在此采用DSP来实现功率的PS-PWM控制，通过改变移相角来实现较宽范围内的功率调节，且功率开关器件工作在软开关状态，使得系统效率极大地提高，更具灵活性，运行更加可靠。