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工业超声清洗是一种利用空化作用去除物体表面污垢的工业清洗方式,属于物理清洗。超声清洗广泛应用于制造,矿山,化工等行业。由于所处环境恶劣,加之超声换能器本身为压电陶瓷制作较为精密,导致清洗设备极易受到外界环境影响,使电源和负载的匹配出现较大偏差,影响清洗效果。 本文研究一种适用于工业超声清洗行业的超声清洗电源,本文在深入分析了压电换能器的物理模型后,对国内外各种超声电源的拓扑结构及控制方式进行探讨。结合超声清洗中现场实际工作环境及要求,确定了基于磁通控制的可变电感结合数字锁相环的整体方案。 根据不同行业对超声清洗的要求不同,在电路前级设计中采用了Buck拓扑结构,通过调节占空比,调节前级电压,达到调整功率的目的。 根据工业现场环境,设计了以DSP28335为核心的软、硬件控制系统。采用两只单管IGBT构成半桥逆变电路,采用一只磁通可控的气隙变压器作为匹配电感。接入压电换能器后整个电路工作在谐振状态。 研制完成的3.5kW超声清洗电源,带有过流、过电压保护,短路保护等功能,可以跟踪负载相位变化,确保始终工作在谐振状态。目前已有多台实验机在很过矿山选矿厂的陶瓷过滤机上试用,效果良好。