CN106423808A - 一种数字式超声波发生器及其自动锁频方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字式超声波发生器隔离式测量换能器负载两端的电流波形和电压波形，采集的是有效功率下的电流信号和电压信号，通过以上信号来自动跟踪频率，能够准确找出谐振频率。将电压波形和电流波形进行乘法计算，得到的直流波形的大小直接反映出电压电流波形的相位差Δφ大小，Δφ越小，则说明换能器越接近纯电阻，换能器转换效率η也越大，其振荡频率越接近最佳谐振点，使得换能器负载工作在谐振状态，从而提高超声波换能器的转换效率，降低电感和变压器的发热量，从而提高电流的稳定性和高效率。

Description

一种数字式超声波发生器及其自动锁频方法

技术领域

本发明涉及超声波发生器，更确切地说涉及一种数字式超声波发生器及其自动锁频方法。

背景技术

超声波发生器是超声设备的重要组成部分，担负着向超声换能器提供超声频电能的作用。为了使超声换能器高频率的工作并发挥超声加工的优越性，要求振动系统工作在谐振状态。一般换能器振动系统工作前，可通过调节电源的电频率来满足系统处于共振的工作条件。但是在实际加工中，由于负载的变化、系统发热等一系列因素的印象，使振动系统的固有频率发生变化，此时若不及时调整换能器的电源频率，振动系统将工作在非谐振状态，从而使其输出振幅减小，工作质量下降，当失谐严重时，还会损坏超声波设备。

为了使超声波发生器能在谐振状态下工作，超声波发生器中会设置自动频率跟踪电路。所谓自动频率跟踪是指在外界因素影响下当固有振动频率发生变化时，控制系统能立即发现变化后的固有频率并及时调整供电频率与变化后的固有频率相同使振动系统始终工作在谐振状态，以维持振动系统的最大振幅。目前，超声波发生器自动锁频的方法也有多种。国家知识产权局公开了专利号为ZL2007100736316，专利名称为数字式超声波发生器的发明专利，该数字式超声波发生器是根据“单变量线性规划”的原理来寻找最大电流点。设I(半桥逆变电路的输入电流)是要寻找的目标，f(超声波发生器的频率)是影响的因素。首先将f在允许的范围内分成若干等份，以得出控制f过程的推进量△f。假设初始状态在f1处，通过测量得到对应的I1；然后f向前推进至f2，又可到I2；然后比较I2与I1的大小，若I2>I1，则表示I在增加。此时，沿原方向进一步推进至f3(对应I3)，如此不断进行，直至f4(对应I4)时，若再进一步推进至f5(对应I5)，从图中可以看出，此时I5<I4，即I值下降了，这说明控制已超过极值点，此时应改变原推进方向，即反向推进找到谐振频率。此种现有技术的超声波发生器自动锁频的方法具有以下缺陷：

采样的电流I是半桥逆变电路的输入电流，即为市电220V端的交流电流，此交流电流含有大量的高频噪声，而且输入电流的大小所反映的只是输入功率的大小，并不能准确反映输出给超声波换能器的有效功率的大小。

现有技术的超声波发生器自动锁频的方法锁定的谐振频率使半桥逆变电路的输入电流达到最大，即总功率P_总达到最大。而根据转换效率因数η越大，则超声波换能器转换效率越高，其振荡频率越接近最佳谐振点。若总功率P_总很大，但η很小，则换能器的有效功率P_有效很小，说明大部分功率消耗在电感和变压器上。所以，采样半桥逆变电路的输入电流是无法正确锁定谐振频率的，因此，超声波换能器就无法工作在谐振状态，从而影响超声波换能器的转换效率，致使电感和变压器上产生大量的热量，影响了电路的稳定性和效率性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种数字式超声波发生器，该数字式超声波发生器锁频更加准确，使超声波换能器能工作在谐振状态，从而提高超声波换能器的转换效率，使电路能够更加稳定和高效地工作。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的数字式超声波发生器，包括控制单元、高频逆变电路、自动扫频锁频控制单元、振荡及驱动电路、阻抗匹配电路及换能器负载；所述的控制单元与所述的自动扫频锁频控制单元连接，所述的自动扫频锁频控制单元与所述的振荡及驱动电路连接，所述的振荡及驱动电路与所述的高频逆变电路连接；所述的高频逆变电路与所述的阻抗匹配电路连接；所述的阻抗匹配电路与所述的换能器负载连接，其特征在于：数字式超声波发生器还包括隔离电压检测模块及隔离电流检测模块；所述的隔离电压检测模块的输入端与所述的隔离电流检测模块的输入端分别与所述的阻抗匹配电路连接；所述的隔离电压检测模块的输出端与所述的隔离电流检测模块的输出端分别与所述的控制单元连接。

采用以上结构后，本发明的数字式超声波发生器，与现有技术相比，具有以下优点：

由于本发明的数字式超声波发生器隔离式测量换能器负载两端的电流波形和电压波形，采集的是有效功率下的电流信号和电压信号，通过以上信号来自动跟踪频率，能够准确找出谐振频率。将电压波形和电流波形进行乘法计算，得到的直流波形的大小直接反映出电压电流波形的相位差Δφ大小，Δφ越小，则说明换能器越接近纯电阻，换能器转换效率η也越大，其振荡频率越接近最佳谐振点，使得换能器负载工作在谐振状态，从而提高超声波换能器的转换效率，降低电感和变压器的发热量，从而提高电流的稳定性和高效率。

作为改进，所述的高频逆变电路包括高压半桥控制芯片、上桥臂MOS管和下桥臂MOS管；所述的高压半桥控制芯片与所述的振荡及驱动电路、上桥臂MOS管和下桥臂MOS管连接，所述的上桥臂MOS管和下桥臂MOS管分别与所述的阻抗匹配电路连接。在高频逆变电流中，目前市场上较多采用脉冲高频变压器驱动半桥场效应管，此方法中当上下桥导通截止切换的一瞬间，会发生上下桥同时导通的现象，这样会形成大电流，虽然同时导通的时间非常短，但是也会使上下桥芯片发热，使得这类产品无法长期运行，或需要安装大散热片和散热风扇进行散热。而本发明中采用高压半桥控制芯片来驱动半桥场效应管，在上下桥导通截止切换的一瞬间加入一定的死区时间，避免发生上下桥同时导通的现象，从而避免上下桥芯片过度发热的情况，因此产品可以长期运行，并且无需安装大型散热设备。

作为改进，所述的高频逆变电路还包括上桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路和下桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路；所述的上桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路包括二极管D201、二极管D204及电阻R205，所述的二极管D201的阳极与上桥臂MOS管的G极连接，所述的二极管D201的阴极与所述的二极管D204的阴极连接，所述的电阻R205连接在所述的二极管D201的阳极和二极管D204的阳极之间；所述的下桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路包括二极管D206、二极管D207和电阻R213，所述的二极管D206的阳极与上桥臂MOS管的G极连接，所述的二极管D206的阴极与所述的二极管D207的阴极连接，所述的电阻R213连接在所述的二极管D206的阳极和二极管D207的阳极之间。采用此种结构后，上桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路和下桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路对上桥臂MOS管和下桥臂MOS管具有保护作用。

作为改进，所述的高频逆变电路还包括上桥臂MOS管保护电路和下桥臂MOS管保护电路；所述的上桥臂MOS管保护电路包括二极管D203、电阻R203及电容C204，所述的二极管D203的阳极与所述的上桥臂MOS管的S极连接，所述的二极管D203的阴极与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻R203的一端与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻R203的另一端与所述的电容C204的一端连接，所述的电容C204的另一端与所述的上桥臂MOS管的S极连接；所述的下桥臂MOS管保护电路包括二极管D205、电阻R208及电容C208，所述的二极管D205的阳极与所述的上桥臂MOS管的S极连接，所述的二极管D205的阴极与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻R208的一端与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻R208的另一端与所述的电容C208的一端连接，所述的电容C208的另一端与所述的上桥臂MOS管的S极连接。采用此种结构后，上桥臂MOS管保护电路和下桥臂MOS管保护电路对上桥臂MOS管和下桥臂MOS管具有保护作用。

本发明要解决另一技术问题是，提供一种数字式超声波发生器的自动锁频方法，该自动锁频方法能够准确且高效地找到超声波发生器的谐振频率，使换能器负载工作在最佳谐振状态，从而提高功率的转换效率，使电路能够更加稳定和高效地工作。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下步骤的数字式超声波发生器的自动锁频方法，包括以下步骤：

S1、数字式超声波发生器初始化程序；

S2、所述的控制单元根据换能器负载的频率范围从最小值开始设置频率；

S3、逐渐增大频率，每增大一个频率后稳定时间T，经过时间T后所述的隔离电压检测模块采集隔离电压值和所述的隔离电流检测模块采集隔离电流值；

S4、将隔离电压值和隔离电流值发送给控制单元，控制单元根据向量内积的方法计算出该频率下的电流电压相位差值；若电流电压相位差值变小，则返回步骤S3；否则，进入步骤S5；

S5、继续增大频率，判断电流电压相位差值是否继续变大，若是，则目前设置的频率大于最佳频率谐振点，逐渐减小频率；若否，则返回步骤S4；

S6、在减小频率的过程中，若电流电压相位差值变小，则继续逐渐减小频率；若电流电压相位差值变大，此电流电压相位差所对应的频率就是最佳频率谐振点。

采用以上结构后，本发明的数字式超声波发生器的自动锁频方法，与现有技术相比，具有以下优点：

由于本发明的数字式超声波发生器的自动锁频方法采集的是换能器负载两端的电流波形和电压波形，直接反映的是有效功率的大小，信号采集较有效，又根据电流电压相位差越小，说明换能器越接近纯电阻，换能器转换效率η也越大，其振荡频率越接近最佳谐振点的依据来寻找谐振频率，从而能够准确找出谐振频率。而且通过本发明的数字式超声波发生器的自动锁频方法进行锁频的效率较高，超声波发生器能够准确且又高效地找出超声波发生器的谐振频率。

作为改进，在步骤S4中，控制单元根据向量内积的方法计算出该频率下的电流电压相位差值，包括以下步骤：S41、隔离电压检测模块和隔离电流检测模块分别采集电压波形一个周期和电流波形一个周期的数据，得到电压数据U＝(u₁,u₂......u_n)和电流数据I＝(i₁,i₂......i_n)；S42、将电压数据U＝(u₁,u₂......u_n)和电流数据I＝(i₁,i₂......i_n)输入到所述的控制单元中，所述的控制单元根据向量内积的方法进行计算，得到电流电压相位差值采用此种结构后，计算电流电压相位差值的方法简单且可靠。

作为改进，在步骤S3中，对采集到的隔离电压值和隔离电流值进行信号调理滤波，得到精准的隔离电压值和隔离电流值。采用此种结构后，使得隔离电压值和隔离电流值更加精准。

作为改进，在步骤S3中，以设置一定频率为第一单位步长，按每增加第一单位步长的方式来逐渐增大频率。采用此种结构后，增加频率较有规律，有利于准确找到最佳频率谐振点。

作为改进，在步骤S5中，以设置一定频率为第二单位步长，按每增加第二单位步长的方式来继续增大频率；所述的第二单位步长为第一单位步长的n倍且2<n<5。采用此种结构后，在此时通过加大单位步长的方法能够避免出现误判断，即由于超声波发生器工作过程中，波形会存在毛刺的现象，加大单位步长可以确定是否是碰到毛刺的变大还是真正找到最佳谐振频率了，从而使得自动扫频工作更加可靠。

作为改进，在步骤S5中，以每减小第一单位步长的方式来逐渐减小频率。采用此种结构后，减小频率较有规律，有利于准确找到最佳频率谐振点。

附图说明

图1是本发明的数字式超声波发生器的电路框图。

图2是本发明的数字式超声波发生器的部分电路原理图。

图3是本发明的数字式超声波发生器自动锁频方法的流程图。

图4是现有技术的数字式超声波发生器的高频逆变电路的波形图。

图5是本发明的数字式超声波发生器的高频逆变电路的波形图。

图6是现有技术的数字式超声波发生器的换能器负载两端的电压电流波形图。

图7是本发明的数字式超声波发生器的换能器负载两端的电压电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参阅图1所示，本发明的数字式超声波发生器，包括控制单元、高频逆变电路、自动扫频锁频控制单元、振荡及驱动电路、阻抗匹配电路及换能器负载；所述的控制单元与所述的自动扫频锁频控制单元连接，所述的自动扫频锁频控制单元与所述的振荡及驱动电路连接，所述的振荡及驱动电路与所述的高频逆变电路连接；所述的高频逆变电路与所述的阻抗匹配电路连接；所述的阻抗匹配电路与所述的换能器负载连接。

数字式超声波发生器还包括隔离电压检测模块及隔离电流检测模块；所述的隔离电压检测模块的输入端与所述的隔离电流检测模块的输入端分别与所述的阻抗匹配电路连接；所述的隔离电压检测模块的输出端与所述的隔离电流检测模块的输出端分别与所述的控制单元连接。

请一并参阅图2所示，P201～P204与超声波换能器组成换能器负载电路；

T201、L201、C207、R210组成所述的阻抗匹配电路；其中T201是换能器的变压器，实现能量隔离转换功能；C207与R210是变压器滤波保护电路，实现过滤变压器上尖峰脉冲的功能；L201是换能器的阻抗匹配电感，实现换能器的阻抗匹配作用；

U202、U204、U208是高速光耦，和其外围电路组成光电隔离式振荡电路，用来实现光电隔离，避免控制器信号失效；

U201和R212组成所述的隔离电流检测电路，其中U201是高频电流互感器，实现电流波形的隔离式检测。

U206、U207与其外围电路组成所述的隔离电压检测电路，实现电压波形的隔离式检测；其中U207是高频电压互感器；U206是高精度运放放大器，组成二阶低通滤波电路，由于电压波形含有大量的高频噪声，通过二阶低通滤波电路后，消除了高频噪声，使电压信号更加稳定可靠。

U203、Q201、Q203与其外围电路组成高频逆变电路；高频逆变电路包括高压半桥控制芯片U203、上桥臂MOS管Q201和下桥臂MOS管Q203；所述的高压半桥控制芯片U203与所述的振荡及驱动电路、上桥臂MOS管Q201和下桥臂MOS管Q203连接，所述的上桥臂MOS管Q201和下桥臂MOS管Q203分别与所述的阻抗匹配电路连接。所述的高频逆变电路还包括上桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路和下桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路；所述的上桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路包括二极管D201、二极管D204及电阻R205，所述的二极管D201的阳极与上桥臂MOS管的G极连接，所述的二极管D201的阴极与所述的二极管D204的阴极连接，所述的电阻R205连接在所述的二极管D201的阳极和二极管D204的阳极之间；所述的下桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路包括二极管D206、二极管D207和电阻R213，所述的二极管D206的阳极与上桥臂MOS管的G极连接，所述的二极管D206的阴极与所述的二极管D207的阴极连接，所述的电阻R213连接在所述的二极管D206的阳极和二极管D207的阳极之间。所述的高频逆变电路还包括上桥臂MOS管保护电路和下桥臂MOS管保护电路；所述的上桥臂MOS管保护电路包括二极管D203、电阻R203及电容C204，所述的二极管D203的阳极与所述的上桥臂MOS管的S极连接，所述的二极管D203的阴极与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻R203的一端与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻R203的另一端与所述的电容C204的一端连接，所述的电容C204的另一端与所述的上桥臂MOS管的S极连接；所述的下桥臂MOS管保护电路包括二极管D205、电阻R208及电容C208，所述的二极管D205的阳极与所述的上桥臂MOS管的S极连接，所述的二极管D205的阴极与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻R208的一端与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻R208的另一端与所述的电容C208的一端连接，所述的电容C208的另一端与所述的上桥臂MOS管的S极连接。C201、R201和C211和R214分别是上下桥的中心电压点，实现上下桥臂上电压波形的平衡。

图4是现有技术的数字式超声波发生器的高频逆变电路的波形图，可以明显看出驱动波形含有大量的尖峰毛刺，伴有过冲的信号，并且上桥臂波形和下桥臂波形存在一定时间的重合区域，这会使上下桥臂MOS管在这段重合区域内同时导通，形成上下桥臂短路，使MOS管产生发热的现象。

图5是本发明的数字式超声波发生器的高频逆变电路的波形图，从图中可以看出驱动波形不含有大量的尖峰毛刺，无过冲的信号，并且上桥臂和下桥臂存在一定的死区时间，不存在重合区域，因此，上下桥臂MOS管不会同时导通，不存在MOS管因短路而产生发热的现象。

U301是控制单元，采集相应的电流、电压波形，通过向量内积公式得到电压电流波形的相位差；U205是高精度的电压基准源，提供2.5V的电压电流正弦波形的直流中心点。

本发明的数字式超声波发生器的自动锁频方法，包括以下步骤：

S1、数字式超声波发生器初始化程序；配置相关参数。

S2、所述的控制单元根据换能器负载的频率范围从最小值开始设置频率；

S3、以设置一定频率为第一单位步长，逐渐增大频率，每增大一个第一单位步长的频率后稳定时间T，经过时间T后所述的隔离电压检测模块采集隔离电压值和所述的隔离电流检测模块采集隔离电流值；对采集到的隔离电压值和隔离电流值进行信号调理滤波，得到精准的隔离电压值和隔离电流值。

S4、将隔离电压值和隔离电流值发送给控制单元，控制单元根据向量内积的方法计算出该频率下的电流电压相位差值；若电流电压相位差值变小，则返回步骤S3；否则，进入步骤S5；控制单元根据向量内积的方法计算出该频率下的电流电压相位差值，包括以下步骤：

S41、隔离电压检测模块和隔离电流检测模块分别采集电压波形一个周期和电流波形一个周期的数据，得到电压数据U＝(u₁,u₂......u_n)和电流数据I＝(i₁,i₂......i_n)；

S42、将电压数据U＝(u₁,u₂......u_n)和电流数据I＝(i₁,i₂......i_n)输入到所述的控制单元中，所述的控制单元根据向量内积的方法进行计算，得到电流电压相位差值

S5、增加第二单位步长的频率，所述的第二单位步长为第一单位步长的n倍且2<n<5。判断电流电压相位差值是否继续变大，若是，则目前设置的频率大于最佳频率谐振点，就以第一单位步长逐渐减小频率；若否，则返回步骤S4；

S6、在减小频率的过程中，若电流电压相位差值变小，则继续以第一单位步长逐渐减小频率；若电流电压相位差值变大，此电流电压相位差所对应的频率就是最佳频率谐振点。

运用向量内积的方法实现自动锁频的功能，原理是：数学上设有X＝(x₁,x₂,x₃......x_n)，Y＝(y₁,y₂,y₃......y_n)，令[X,Y]＝x₁y₁+x₂y₂......+x_ny_n，则称[X,Y]是向量X和Y的内积。称是向量X的范数。当||X||≠0，||Y||≠0时，称为向量X和向量Y的夹角。

图5是现有技术的数字式超声波发生器的换能器负载两端的电压电流波形图，从图中可以看出，换能器负载两端电压、电流驱动波形是一个设定频率的正弦波，但是电压、电流的相位角有较大的相位差，无法形成基本重合，说明超声波换能器无法工作在最佳谐振点频率上，并且电压和电流的波形上存在较大的尖峰脉冲，容易使超声波换能器引起机械噪声，容易毁坏换能器，影响使用寿命。

图6是本发明的数字式超声波发生器的换能器负载两端的电压电流波形图，从图中可以看出，换能器负载两端电压、电流驱动波形是一个设定频率的正弦波，并且电压波形和电流波形基本接近重合，说明超声波换能器工作在特定的谐振频率上，这一频率是换能器的最佳谐振点，因此，通过本发明的数字式超声波发生器的自动锁频的方法能够准确找到超声波换能器负载的最佳谐振点，从而提高产品的性能。

Claims (10)

1.一种数字式超声波发生器，包括控制单元、高频逆变电路、自动扫频锁频控制单元、振荡及驱动电路、阻抗匹配电路及换能器负载；所述的控制单元与所述的自动扫频锁频控制单元连接，所述的自动扫频锁频控制单元与所述的振荡及驱动电路连接，所述的振荡及驱动电路与所述的高频逆变电路连接；所述的高频逆变电路与所述的阻抗匹配电路连接；所述的阻抗匹配电路与所述的换能器负载连接，其特征在于：数字式超声波发生器还包括隔离电压检测模块及隔离电流检测模块；所述的隔离电压检测模块的输入端与所述的隔离电流检测模块的输入端分别与所述的阻抗匹配电路连接；所述的隔离电压检测模块的输出端与所述的隔离电流检测模块的输出端分别与所述的控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的数字式超声波发生器，其特征在于：所述的高频逆变电路包括高压半桥控制芯片、上桥臂MOS管和下桥臂MOS管；所述的高压半桥控制芯片与所述的振荡及驱动电路、上桥臂MOS管和下桥臂MOS管连接，所述的上桥臂MOS管和下桥臂MOS管分别与所述的阻抗匹配电路连接。

3.根据权利要求2所述的数字式超声波发生器，其特征在于：所述的高频逆变电路还包括上桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路和下桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路；所述的上桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路包括二极管(D201)、二极管(D204)及电阻(R205)，所述的二极管(D201)的阳极与上桥臂MOS管的G极连接，所述的二极管(D201)的阴极与所述的二极管(D204)的阴极连接，所述的电阻(R205)连接在所述的二极管(D201)的阳极和二极管(D204)的阳极之间；所述的下桥臂MOS管的MOSVGS驱动钳位保护电路包括二极管(D206)、二极管(D207)和电阻(R213)，所述的二极管(D206)的阳极与上桥臂MOS管的G极连接，所述的二极管(D206)的阴极与所述的二极管(D207)的阴极连接，所述的电阻(R213)连接在所述的二极管(D206)的阳极和二极管(D207)的阳极之间。

4.根据权利要求2所述的数字式超声波发生器，其特征在于：所述的高频逆变电路还包括上桥臂MOS管保护电路和下桥臂MOS管保护电路；所述的上桥臂MOS管保护电路包括二极管(D203)、电阻(R203)及电容(C204)，所述的二极管(D203)的阳极与所述的上桥臂MOS管的S极连接，所述的二极管(D203)的阴极与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻(R203)的一端与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻(R203)的另一端与所述的电容(C204)的一端连接，所述的电容(C204)的另一端与所述的上桥臂MOS管的S极连接；所述的下桥臂MOS管保护电路包括二极管(D205)、电阻(R208)及电容(C208)，所述的二极管(D205)的阳极与所述的上桥臂MOS管的S极连接，所述的二极管(D205)的阴极与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻(R208)的一端与所述的上桥臂MOS管的D极连接，所述的电阻(R208)的另一端与所述的电容(C208)的一端连接，所述的电容(C208)的另一端与所述的上桥臂MOS管的S极连接。

5.一种数字式超声波发生器的自动锁频方法，包括以下步骤：

S1、数字式超声波发生器初始化程序；

S2、所述的控制单元根据换能器负载的频率范围从最小值开始设置频率；

S3、逐渐增大频率，每增大一个频率后稳定时间T，经过时间T后所述的隔离电压检测模块采集隔离电压值和所述的隔离电流检测模块采集隔离电流值；

S4、将隔离电压值和隔离电流值发送给控制单元，控制单元根据向量内积的方法计算出该频率下的电流电压相位差值；若电流电压相位差值变小，则返回步骤S3；否则，进入步骤S5；

S5、继续增大频率，判断电流电压相位差值是否继续变大，若是，则目前设置的频率大于最佳频率谐振点，逐渐减小频率；若否，则返回步骤S4；

S6、在减小频率的过程中，若电流电压相位差值变小，则继续逐渐减小频率；若电流电压相位差值变大，此电流电压相位差所对应的频率就是最佳频率谐振点。

6.根据权利要求5所述的数字式超声波发生器的自动锁频方法，其特征在于：在步骤S4中，控制单元根据向量内积的方法计算出该频率下的电流电压相位差值，包括以下步骤：

S41、隔离电压检测模块和隔离电流检测模块分别采集电压波形一个周期和电流波形一个周期的数据，得到电压数据U＝(u₁,u₂......u_n)和电流数据I＝(i₁,i₂......i_n)；

S42、将电压数据U＝(u₁,u₂......u_n)和电流数据I＝(i₁,i₂......i_n)输入到所述的控制单元中，所述的控制单元根据向量内积的方法进行计算，得到电流电压相位差值

7.根据权利要求5所述的数字式超声波发生器自动锁频方法，其特征在于：在步骤S3中，对采集到的隔离电压值和隔离电流值进行信号调理滤波，得到精准的隔离电压值和隔离电流值。

8.根据权利要求5所述的数字式超声波发生器自动锁频方法，其特征在于：在步骤S3中，以设置一定频率为第一单位步长，按每增加第一单位步长的方式来逐渐增大频率。

9.根据权利要求5所述的数字式超声波发生器自动锁频方法，其特征在于：在步骤S5中，以设置一定频率为第二单位步长，按每增加第二单位步长的方式来继续增大频率；所述的第二单位步长为第一单位步长的n倍且2<n<5。

10.根据权利要求8所述的数字式超声波发生器自动锁频方法，其特征在于：在步骤S5中，以每减小第一单位步长的方式来逐渐减小频率。