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微型压电致动器驱动电源研究

更新时间：2020-03-18 02:51:24 大小：10M 上传用户：gsy幸运查看TA发布的资源 标签：压电陶瓷惯性电机超声电机 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

近些年在微驱动定位领域中,压电陶瓷驱动技术发挥着越来越重要的作用。压电惯性电机结构简单、步进分辨率高、响应速度快、能很方便实现直线和旋转运动;而行波型超声电机具有效率高、旋转速度大、能断电自锁、响应迅速等优点,二者在微驱动精密定位控制领域都得到了广泛应用。

  压电惯性电机和行波超声电机都可以用在天文望远镜光纤定位系统中。本论文针对这两种小型化的电机驱动进行了研究,以ST公司的STM32F031G6U6单片机为核心,采用PWM开关驱动方式设计了两款微型高效率压电陶瓷驱动电源。

  本论文设计的压电惯性电机驱动电源可产生惯性电机转动所需的高压锯齿波信号。该电源主要由前级12V-100V升压部分、后级半桥部分和LC低通滤波器部分组成。在驱动两路等效电容约为120nF的压电惯性电机,使用100 Vpp高压、频率5kHz、对称度90％的锯齿波,驱动电源的功耗约为2.5W。

  行波超声电机的驱动信号是两相相位差为90°的高频交流信号。设计的行波超声电机驱动电源主要由单片机PWM调制器、H桥和LLC滤波谐振部分组成。针对目前超声电机多种调速方法的缺点,本论文提出一种新的、间歇激励的调速方式,可让行波电机工作在步进方式,不仅速度调整范围宽、线性好,同时具有定位精度高的特点。对一种自制行波电机的实验表明,其最小步进角约为0.5×10-3rad,电机速度可以在6转/秒以下连续调节。当拖动2个行波电机以0.8转/秒空载运行时,驱动电源包括控制器需要的总功率约为1.08W。

  本论文编写了基于VB语言的上位机程序,通过与惯性电机驱动电源串口通讯,可以实时调节锯齿波输出个数、频率等参数;同样为了便于电机的调试,针对超声电机驱动电源设计了相应的控制器,经串口通讯,实时改变电机的转速和转向等参数。

  本论文设计的两款微型高效率驱动电源尺寸均为85mm×6mm,均可独立拖动两个电机,可应用于现代光纤定位系统。

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