【摘 要】
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在铝合金的铸造过程中,加入功率超声,可以细化晶粒,改善铸造性能。铝合金铸造过程中,超声波电源负载变幅杆工作环境恶劣、干扰较多、扰动较大,导致换能器的谐振频率会发生偏
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在铝合金的铸造过程中,加入功率超声,可以细化晶粒,改善铸造性能。铝合金铸造过程中,超声波电源负载变幅杆工作环境恶劣、干扰较多、扰动较大,导致换能器的谐振频率会发生偏移,现有的超声波电源存在谐振功率不可调节、谐振频率跟踪困难、功率因数低等问题。为了解决以上问题,需要设计应用于铝合金铸造的新型超声波电源。论文分析了功率超声对铝合金铸造的作用机理,阐述了稳定的功率超声对改善铝合金性能的重要作用。介绍了超声波电源的发展情况和最近的研究重点,提出了超声波电源的改进设计方案。设计了以AC-DC-AC的新型主电路拓扑结构以及TMS320F2809为控制核心的控制电路。将AD9833高分频率锁相环引入超声波电源频率发生电路的设计,提升了超声波电源的输出电压频率分辨率;将高频变压器检测引入超声波电源电压检测,加快电压的检测速度,提高系统的跟踪精度。论文对压电换能器等效电网络等效电路进行了研究,对压电陶瓷等效电路进行了阻抗、导纳和频率分析,选择串联谐振频率作为频率跟踪点,并设计相应的T型匹配电路。根据变幅杆谐振频率随温度及负载波动的变化,设计了基于模糊自适应控制和锁相环控制相结合的电压电流相位差跟踪方法。建立系统仿真模型,对系统进行了仿真。仿真和测试结果表明,上述改进措施提升了系统跟踪速度和跟踪精度,提高了电源工作的稳定性和效率,保证负载工作在最佳状态。
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