超声波电机低成本驱动电路

超声波电机具有不同于传统电机的诸多优点,使其有着广泛的应用前景.目前,超声波电机驱动控制电路结构较为复杂,成本较高,一定程度上限制了其工业化应用.给出了一种低成本的超声波电机驱动控制电路,分析了其工作原理,并进行了实验验证,效果良好.     

新型单振子多自由度超声波电机

提出一种基于压电陶瓷平面内应变的多自由度超声波电机。该电机的定子由中空金属圆柱加工而成,圆柱的四周加工成4个互相垂直的平面,上面分别粘贴四片沿厚度方向极化的钛锆酸铅(lead zirconate titanate,PZT)压电陶瓷。利用压电陶瓷在垂直极化方向平面内的变形,激励定子绕Z轴的扭转振动模态,实现转子绕Z轴的转动;激励在定子中固有频率接近、振动方向相垂直的伸缩振动模态和弯曲振动模态,并通过振动的叠加使定子末端质点产生绕X轴或者Y轴的椭圆运动,实现转子绕水平轴的转动。采用有限元方法对电机的定子进行分析设计,建立电机样机实验系统并测定样机的振动特性及输出机械特性。实验结果表明基于压电陶瓷平面内应变的电机可以实现绕3个互相垂直轴的多自由度转动。     

多自由度超声电机驱动电路研究

针对多自由度超声电机应用于X-Y工作平台相对复杂的逻辑电路控制要求,提出模拟式与数字式两种驱动电路解决方案,分别从信号输出原理、逻辑控制策略及并联谐振匹配方面对比研究了各自方案的特点,并在此基础上着重讨论了并联谐振匹配各参数对电路效率的影响。研究结果表明,一方面方波占空比D对抑制谐波分量,减少输入电流起着关键作用;另一方面采用数字式驱动方案,电路逻辑控制简单,易于实现快速切换,方便控制电机在平台上做复杂轨迹运动,为多自由度超声电机的推广应用提供有价值的参考依据。     

基于LCC的超声波电机驱动电路理论分析与实验研究

对使用基于LCC超声波电机的驱动电路进行了初步探讨。文中首先描述超声波电机的单相等效电路;接着描述基于LCC的超声波电机驱动电路的基本原理,并由此得到驱动电路的数学模型。由于超声波电机运转时等效电路参数会发生变化,而参数的变化对电机动态性能(特别是品质因数)的影响较大。当使用基于LCC的驱动电路在其几何谐振频率附近工作时,可以有效克服由品质因数变化引起的输入电压幅值和相位的变化。最后仿真和实验证明此电路的有效性。     

超声波电机推挽式驱动电路研究

目前,超声波电机驱动广泛采用推挽式电路。主要由于超声波电机内压电陶瓷材料的非线性,使得串联电感匹配电路的设计不易得到期望效果。在理论分析的基础上,通过实验研究了不同匹配电感取值对超声波电机运行性能的影响,给出了超声波电机串联电感匹配电路的设计原则,指出使匹配电路呈容性较为合适。详细分析了超声波电机驱动电路中的推挽式变换器工作过程,有助于深入了解超声波电机驱动控制装置的非线性特征,也有助于该装置的合理设计。     

基于三电平的超声波电机驱动电路调速性能研究

从超声波电机驱动电路拓扑结构出发,使用三相全桥电路构建三电平波形发生电路,得到基于三电平的超声波电机驱动电路,通过改变相关PWM驱动参数可以实现电机驱动波形的调频、调压和调相功能,进而实现电机调速。通过分析得到驱动电压、驱动频率与行波幅值之间的关系,使用半实物仿真平台对基于三电平的超声波电机驱动电路进行测试,验证空载、带载时超声波电机在调压、调频、调相的情况下转速的变化情况,从而实现基于三电平的超声波电机的调速性能测试,为电机调速打下基础。     

基于多芯片集成技术的超声波电机驱动控制电源研究

多芯片组件是实现电子装备小型化、轻量化、高性能、低成本专用集成电路不可缺少的关键技术。应用该技术对超声波电机驱动控制专用集成电路技术和专用芯片模型建立方法进行了初步研究，并对部分电路进行了仿真，对继续进行国内超声波电机专用集成芯片的研究作了有益的尝试。     

一种新型圆柱形多自由度超声电机驱动电路研究

根据圆柱形多自由度超声电机的工作原理和特点,设计了一种新型驱动电路分析了其原理和特性.驱动电路特点是:用积分电路代替微分电路,消除了幅值和相位的耦合,较好地满足了电机驱动和控制的要求,有一定实用价值.     

行波型超声波电机驱动电路特性仿真与优化

介绍了行波型超波电机驱动电路的分析模型，叙述了仿真过程，给出了优化结果及计算公式。     

基于DSP的纵扭复合型超声波电机驱动电源

针对超声波电机的特点,介绍了基于DSP的方波逆变方式工作的驱动电源.结合控制和功率变换电路,可以获得驱动超声波电机所需的两相幅值、频率、相位可调的交变方法;通过串联电感匹配,获得了较好的驱动波形.     

圆柱-球体三自由度超声波电动机及其控制

研制了一种一阶纵振和二阶弯振模态组合的圆柱-球体三自由度超声波电动机。电压幅值控制采用逐点比较控制和矢量控制方法,并对其进行了运动轨迹跟踪的控制实验。     

超声波电动机定子等效电路模型及驱动电路的阻抗匹配

从分析超声波电动机定子等效电路模型人手,考虑电机容性负载特性,对驱动电路进行了串联电感匹配,改善了驱动电源与电机之间的耦合程度,提高了驱动电源的输出效率,同时匹配电感后电压波形有了明显的改善,并通过实验测试了阻抗匹配的驱动效果,为进一步有效驱动控制超声波电动机提供可靠的依据.     

超声电机推挽式驱动电路研究

由于超声电机需要幅值较高的驱动电压,因此其驱动电路需要变压器升压。电机为非线性容性负载,需要进行阻抗匹配,并保持电压和相移恒定。该文利用推挽电路作为驱动器拓扑,分析了驱动器在感性负载时的开关管损耗较容性负载时小,提高了驱动器效率和可靠性。并对串联电感匹配电路进行了改进,给出了LLCC谐振网络,并进行了Saber仿真分析,最后采用TRUM-60型超声电机进行了实验,结果证明了该方法的有效性。     

基于NuMicro M0516的超声波电动机驱动电路设计

以NuMicro M0516微控制器为主控芯片,以推挽逆变电路为主电路,设计了一种成本低、通用性强、稳定性好的超声波电动机驱动电路。该驱动电路可方便地实现调频、调相及调压。当驱动信号频率为40 kHz时,频率调节精度为32 Hz,相位差调节精度为0.288°,占空比调节精度为0.08%。测试结果表明该驱动电路能够稳定、可靠地驱动电机。     

超声电机的软开关驱动电路

由于超声电机需要幅值较高的驱动电压,因此其驱动电路需要变压器升压。利用半桥电路作为驱动器拓扑,可以解决电路偏磁问题,并消除开关管的电压尖峰。驱动器的容性负载性质使开关工作在硬开关条件下,在驱动电路中加入电感,可以使驱动电路的负载性质由容性转变为感性,实现开关管的零电压开通,减小开关损耗。给出了外加电感大小的设计准则,并进一步用变压器的励磁电感来代替外加电感。进行了驱动TRUM-60型超声电机的实验,结果证明了该方法的有效性。     

旋转型行波超声电机的等效电路模型

在推导旋转型行波超声电机定转子运动拉格朗日方程和压电陶瓷电流方程的基础上,建立了超声电机的等效电路模型。并通过测量单相定子导纳、由摩擦层和转子材料特性参数估算模型中相关元件的值和解析计算电机输出功率及摩擦损耗的方法,对模型进行简化,并获取其中各参数。将电机不同负载转矩及驱动频率的工作条件考虑在内,以电机的等效电路模型作为驱动器的电气负载来设计驱动器参数。给出了理论计算同实测的结果,验证了等效电路模型的正确性和有效性。     

圆柱形多自由度超声波电动机运动控制的实验研究

介绍了自行研制的圆柱形多自由度超声波电动机的结构、驱动原理和输出性能。对该电机进行了运动控制的实验研究,包括控制系统的组成、电机的基本控制特性、控制方法及轨迹跟踪控制,最后分析了造成控制误差的原因,提出了提高控制精度的措施。