[发明专利]一种用于换能器级联的超声波电源

摘要

本发明涉及一种用于换能器级联的超声波电源,所述超声波电源包括整流桥、滤波电路、直流斩波电路、全桥逆变电路、第一阻抗无级匹配网络、第二阻抗无级匹配网络、第一换能器、第二换能器、匹配网络控制电路、电压电流采样电路、频率跟踪电路、功率恒定电路。匹配网络控制电路控制第一、第二阻抗无级匹配网络接入逆变输出电路的匹配电感大小。全桥逆变电路的输出电压、电流经过采样电路，接入频率跟踪电路和功率恒定电路，频率跟踪电路控制全桥逆变频率，功率恒定电路控制直流斩波电路输出电压大小。本发明的频率跟踪电路与第一、第二阻抗无级匹配网络的共同作用可以保证换能器级联的正常工作，改变以往单逆变器单换能器的运行模式。

主权项

一种用于换能器级联的超声波电源，其特征在于包括整流桥、滤波电路、直流斩波电路、全桥逆变电路、第一阻抗无级匹配网络（TL1)、第二阻抗无级匹配网络(TL2)、第一换能器(tran1)、第二换能器(tran2)、匹配网络控制电路、电压电流采样电路、频率跟踪电路、功率恒定电路；第一阻抗无级匹配网络（TL1）由第一晶闸管（THY1）、第二晶闸管（THY2）、第一电感（L1）、第二电感（L2）构成；第二阻抗无级匹配网络（TL2）由第三晶闸管（THY3)、第四晶闸管（THY4）、第三电感（L3）、第四电感（L4）构成；第一阻抗无级匹配网络(TL1)与第一换能器(tran1)并联组成第一支路，第二阻抗无级匹配网络(TL2)与第二换能器(tran2)并联组成第二支路；第一支路与第二支路级联后接入超声波电源全桥逆变电路的输出端；匹配网络控制电路通过控制第一阻抗无级匹配网络中驱动第一晶闸管（THY1）、第二晶闸管（THY2）的第一晶闸管驱动信号、第二晶闸管驱动信号的占空比大小能控制第一阻抗无级匹配网络（TL1)接入全桥逆变电路等效电感的大小；匹配网络控制电路通过控制第二阻抗无级匹配网络中驱动第三晶闸管（THY3）、第四晶闸管（THY4）的第三晶闸管驱动信号、第四晶闸管驱动信号的占空比大小能控制第二阻抗无级匹配网络（TL2)接入全桥逆变电路等效电感的大小；全桥逆变电路的输出电压、电流经过采样电路，接入频率跟踪电路和功率恒定电路，频率跟踪电路控制全桥逆变电路的逆变频率，功率恒定电路控制直流斩波电路输出电压的大小；所述匹配网络控制电路包括4个相同的晶闸管驱动信号产生电路，分别是第一晶闸管驱动信号产生电路、第二晶闸管驱动信号产生电路、第三晶闸管驱动信号产生电路、第四晶闸管驱动信号产生电路；第一、第三晶闸管驱动信号产生电路的正端接入输出电压采样信号；第二、第四晶闸管驱动信号产生电路的负端接入输出电压采样信号；第一、第三晶闸管驱动信号产生电路的负端以及第二、第四晶闸管驱动信号产生电路的正端接地；第一、第二、第三、第四晶闸管管驱动信号产生电路分别产生第一、第二、第三、第四晶闸管驱动信号；第一PI控制信号可以调节第一、第二晶闸管驱动信号占空比的大小；第二PI控制信号可以调节第三、第四晶闸管驱动信号占空比的大小；匹配网络控制电路通过控制驱动第一晶闸管（THY1)、第二晶闸管（THY2)的第一晶闸管驱动信号、第二晶闸管驱动信号占空比的大小可以控制第一阻抗无级匹配网络（TL1)接入电路的等效电感大小，使第一换能器（tran1)所在第一支路的第一支路电压、第一支路电流同相位；匹配网络控制电路通过控制驱动第三晶闸管（THY3)、第四晶闸管（THY4)对应的第三晶闸管驱动信号、第四晶闸管驱动信号占空比的大小可以控制第二阻抗无级匹配网络（TL2)接入电路的等效电感大小使第二换能器(tran2)所在第二支路的第二支路电压、第二支路电流同相位；全桥逆变电路输出的电压、电流经过采样电路得到的采样信号，经过频率跟踪电路控制全桥逆变电路的逆变频率，使得全桥逆变电路的输出频率跟踪换能器的谐振频率；频率跟踪电路控制全桥逆变电路输出的交流电频率跟踪换能器的谐振频率；由于频漂影响，第一换能器（tran1)、第二换能器（tran2)的谐振频率具有微小的差异，而第一阻抗无级匹配网络（TL1)、第二阻抗无级匹配网络（TL2)分别调节第一支路、第二支路的谐振频率，使得第一支路的第一支路电压、第一支路电流同相位以及第二支路的第二支路电压、第二支路电流同相位。