基于FPGA的双路超声波电源设计与实现

目录

声明

1绪论

1.1.1超声应用简介

1.1.2超声辅助加工技术概述

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本文的组织结构

2双路超声电源设计中的主要问题研究

2.1.1 换能器的等效电路

2.1.2 超声换能器匹配网络设计

2.2.1换能器输出振幅模型

2.2.2二维超声振动轨迹分析

2.3换能器功率调节方式

2.3.1整流侧调功

2.3.2直流侧调功

2.3.3逆变侧调功

2.3.4移相全桥逆变电路功率控制分析

2.4超声换能器的频率跟踪方案

2.4.1最大电流法

2.4.2相位法搜频

2.4.3超声电源频率跟踪方案设计

2.4.4二维超声频率跟踪

2.5二维超声相位控制

2.6本章小结

3硬件设计

3.1双路超声电源硬件结构概述

3.2.1整流滤波电路设计

3.2.2换能器逆变电路设计

3.2.3 IGBT驱动电路设计

3.2.4匹配电路设计

3.2.5驱动板整体结构

3.3超声波电源主控板电路设计

3.3.1 FPGA控制电路设计

3.3.2检测电路设计

3.3.3保护电路设计

3.3.4通信模块电路设计

3.3.5主控板整体结构

3.4本章小结

4 FPGA控制系统设计

4.1.1 FPGA概述

4.1.2 FPGA的基本结构

4.1.3 FPGA开发流程

4.1.4 SOPC技术概述

4.1.5 FPGA设计模块划分

4.2逆变电路驱动波形模块设计

4.2.1计数器频率发生器

4.2.2 DDS技术

4.2.3模块设计与仿真

4.2.4二维超声相位控制

4.3数字鉴相电路设计

4.4 AD采样模块设计

4.5人机通信接口模块设计

4.6NIOS II软核设计

4.6.1 NIOS软核结构

4.6.2软件框架设计

4.6.3变步长搜频算法

4.6.4二维超声换能器同步跟频算法

4.6.5 PID恒振幅控制算法

4.7 FPGA设计综合分析

4.8本章小结

5系统测试

5.1系统界面

5.2全桥逆变电路驱动波形测试

5.3频率调节测试

5.4电源工作模式测试

5.5振幅调节测试

5.6本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目