CN107589297A - 超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路与方法 - Google Patents

超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107589297A
CN107589297A CN201710676447.4A CN201710676447A CN107589297A CN 107589297 A CN107589297 A CN 107589297A CN 201710676447 A CN201710676447 A CN 201710676447A CN 107589297 A CN107589297 A CN 107589297A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic transducer
current
current transformer
winding
frequency tracking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710676447.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107589297B (zh
Inventor
李正中
梁召峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Polytechnic
Original Assignee
Shenzhen Polytechnic
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Polytechnic filed Critical Shenzhen Polytechnic
Priority to CN201710676447.4A priority Critical patent/CN107589297B/zh
Publication of CN107589297A publication Critical patent/CN107589297A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107589297B publication Critical patent/CN107589297B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

本发明提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，包括电流互感器T、超声换能器主电路、超声换能器静态匹配电容C1、采样电阻Rs，其中，所述电流互感器T的绕组L1与所述超声换能器串联，所述电流互感器T的绕组L2与所述超声换能器静态匹配电容C1串联，分别接在超声驱动电源两端。本发明还提供了一种基于超声换能器有功电流的大小实现频率自动跟踪方法。本发明的有益效果是：实现超声换能器有功电流和无功电流的分离，基于分离的有功电流，解决超声焊接等应用中的恒振幅控制，解决不同换能器静态电容匹配、频率实时跟踪等难点。

Description

超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路与方法
技术领域
本发明涉及超声焊接系统驱动电源控制，尤其涉及一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路与方法。
背景技术
在现有的技术中用于超声清洗、超声塑料、金属焊接、超声乳化、超声加工等的超声波电源中，由于负载变化、换能器温度变化，模具老化，环境温度变化等因素的影响，需要对超声工作频率进行实时跟踪。目前频率跟踪主要采用检测输出电压电流相位变化或者实时检测输出电流的大小进行跟踪。由于输出电压电流波形在负载变化时，特别小负载时容易发生畸变，电路不能很好的判别相位差，因而也不能很好地实现频率跟踪。由于超声换能器一个容性负载，其输出电流包含有较大的无功分量，如果直接检测其电流大小也不能反应输出负载实际大小的变化，因此也达不到频率跟踪振幅控制的效果。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路与方法。
本发明提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，包括电流互感器T、超声换能器、超声换能器静态匹配电容C1、互感器输出采样电阻Rs，其中，所述电流互感器T的绕组L1所述超声换能器串联，所述电流互感器T的绕组L2与所述超声换能器静态匹配电容C1串联、互感器输出绕组L3与采样电阻Rs连接。
所述电流互感器T的绕组L1与绕组L2的匝数相同但同名端相反。所所述超声换能器静态电容C0的电容值等于所述超声换能器静态匹配电容C1的电容值。
作为本发明的进一步改进，保持C1的大小不变，L2的匝数可调，L1匝数/L2匝数=C1电容值/C0电容值。
作为本发明的进一步改进，本发明还提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，包括超声换能器、超声换能器静态匹配电容C1、电流互感器T1、采样电阻RS1,电流互感器T2，采样电阻RS2，其中，所述超声换能器与电流互感器T1的初级绕组L1串联，采样电阻RS1与电流互感器T1的次级绕组L2连接，所述超声换能器静态匹配电容C1与所述电流互感器T2的初级绕组L1串联,采样电阻RS2与电流互感器T2的次级绕组L2连接。
作为本发明的进一步改进，所述超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路还包括减法器，所述电流互感器T1的绕组L2的电压输出端U1与所述减法器的负极输入端连接，所述电流互感器T2的绕组L2的电压输出端U2与所述减法器的正极输入端连接。
作为本发明的进一步改进，所述电流互感器T1的绕组L2的电压输出端与所述减法器的负极输入端之间串联有衰减电阻R1，所述电流互感器T2的绕组L2的电压输出端与所述减法器的正极输入端之间串联有衰减电阻R2和可调衰减比电阻R3。
作为本发明的进一步改进，所述减法器的输出端连接有压控振荡器U3。
作为本发明的进一步改进，所述减法器、压控振荡器U3之间连接有真有效值转换电路。
本发明还提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪方法，通过检测超声换能器的有功电流Ip来实现频率实时跟踪。
作为本发明的进一步改进，将超声换能器的输入电流I0和超声换能器静态匹配电容C1电路的电流I1各自使用电流互感器，超声换能器静态匹配电容C1固定为一个常量，将电流互感器输出电流转化为电压U1、电压U2，将电压U1、电压U2送入到一个减法器，减法器前面设计一个衰减电路，通过调整衰减电阻R2、衰减电阻R3的大小，从而使超声换能器的输入电流I0和超声换能器静态匹配电容C1电路的电流I1对应的输出电压一致，减法器输出的电压为超声换能器对应的有功电流Ip的大小，通过真有效值转换电路输出的真有效值加到压控振荡器U3，从而实现频率的自动跟踪。
本发明的有益效果是：通过上述方案，实现了超声换能器频率的实时跟踪，控制器采集有功电流的大小实现恒振幅控制。
附图说明
图1是本发明一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路的实施例一的电路图。
图2是是本发明一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路的实施例二的电路图。
图3是是本发明一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路的实施例三的电路图。
图4是是本发明一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路的实施例四的电路图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例一
如图1所示，一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，包括高频驱动电源、电流互感器T、超声换能器1、超声换能器静态匹配电容C1、电流互感器采样电阻Rs，其中，所述电流互感器T的绕组L1的电流输出端与所述超声换能器串联，所述电流互感器T的绕组L2与所述超声换能器静态匹配电容C1串联、所述电流互感器T的绕组L3与采样电阻Rs连接。
所述电流互感器T的绕组L1与绕组L2的匝数相同但同名端相反，有功电流Ip采样绕组为1:200的电流互感器。
所述超声换能器包括超声换能器静态电容C0，测量超声换能器静态电容C0，调整超声换能器静态匹配电容C1的电容值，使超声换能器静态电容C0的电容值等于所述超声换能器静态匹配电容C1的电容值。
由于超声换能器静态电容C0的电流I0与超声换能器静态匹配电容C1的电流I1电流大小相同，方向相反，从而检测电路只检测到换能器有功电流输出，将检测得有功电流加到VCO上从而实现频率实时跟踪。
实施例二
如图2所示，基于实施例一，实施例一由于超声换能器静态匹配电容C1需要与超声换能器静态电容C0大小相同，不同的规格的换能器其静态电容也不同，需要对超声换能器静态匹配电容C1进行匹配，比较麻烦。将超声换能器静态匹配电容C1固定为一个常量，改变电流互感器T的绕组L2的匝数，从而达到I1与I0电流大小一致，也能实现有功电流Ip的检测。
实施例三
如图3所示，一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路包括超声换能器1、超声换能器静态匹配电容C1、电流互感器T1、电流互感器T2，其中，所述超声换能器1的电流输入端与所述电流互感器T1的绕组L1串联，所述超声换能器静态匹配电容C1与所述电流互感器T2的绕组L1串联。
所述超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路还包括减法器，所述电流互感器T1的绕组L2的电压输出端与所述减法器的负极输入端连接，所述电流互感器T2的绕组L2的电压输出端与所述减法器的正极输入端连接。
所述电流互感器T1的绕组L2的电压输出端与所述减法器的负极输入端之间串联有衰减电阻R1，所述电流互感器T2的绕组L2的电压输出端与所述减法器的正极输入端之间串联有衰减电阻R2。
将超声换能器输入电流I和超声换能器静态匹配电容C1电路电流I1各自使用电流互感器T1、T2，超声换能器静态匹配电容C1固定为一个常量。将电流互感器T1、T2输出电流转化为电压U1、U2，将电压U1、U2送入到一个减法器，减法器前面设计一个衰减电路，通过调整衰减电阻R2、R3的大小，从而使I0和I1的电流对应的输出电压一致。减法器输出的电压为换能器对应有功电流Ip的大小。
实施例四
如图4所示，基于实例三，所述减法器的输出端连接有压控振荡器U3。
所述减法器、压控振荡器U3之间连接有真有效值转换电路。
减法器输出的超声换能器的有功电流Ip，通过真有效值转换电路输出的真有效值加到压控振荡器U3，从而实现频率的自动跟踪。
本发明还提供了一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪方法，通过检测超声换能器的有功电流Ip来实现频率实时跟踪。
将超声换能器的输入电流I0和超声换能器静态匹配电容C1电路的电流I1各自使用电流互感器，超声换能器静态匹配电容C1固定为一个常量，将电流互感器输出电流转化为电压U1、电压U2，将电压U1、电压U2送入到一个减法器，减法器前面设计一个衰减电路，通过调整衰减电阻R2、衰减电阻R3的大小，从而使超声换能器的输入电流I0和超声换能器静态匹配电容C1电路的电流I1对应的输出电压一致，减法器输出的电压为超声换能器对应的有功电流Ip的大小，通过真有效值转换电路输出的真有效值加到压控振荡器U3，从而实现频率的自动跟踪。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，其特征在于：包括电流互感器T、超声换能器、超声换能器静态匹配电容C1、输出电流采样电阻Rs，其中，所述电流互感器T的绕组L1与所述超声换能器串联，所述电流互感器T的绕组L2与超声换能器静态匹配电容C1串联，分别与超声驱动电源连接，电流互感器T输出绕组L3与输出电流采样电阻Rs连接，得到输出电压Uo。
2.根据权利要求1所述的超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，其特征在于：所述电流互感器T的绕组L1与绕组L2的匝数相同但同名端相反。
3.根据权利要求1所述的超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，其特征在于：所述超声换能器包括超声换能器静态电容C0，所述超声换能器静态电容C0的电容值等于所述超声换能器静态匹配电容C1的电容值。
4.一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，其特征在于：包括超声换能器、超声换能器静态匹配电容C1、电流互感器T1、电流互感器T2，其中，所述电流互感器T1的绕组L1与超声换能器与串联，所述电流互感器T2的绕组L1与超声换能器静态匹配电容C1串联。
5.根据权利要求4所述的超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，其特征在于：所述超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路还包括减法器，所述电流互感器T1的绕组L2的电压输出端与所述减法器的负极输入端连接，所述电流互感器T2的绕组L2的电压输出端与所述减法器的正极输入端连接。
6.根据权利要求5所述的超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，其特征在于：所述电流互感器T1的绕组L2的电压输出端与所述减法器的负极输入端之间串联有衰减电阻R1，所述电流互感器T2的绕组L2的电压输出端与所述减法器的正极输入端之间串联有衰减电阻R2。
7.根据权利要求6所述的超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，其特征在于：所述减法器的输出端连接有压控振荡器U3。
8.根据权利要求7所述的超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路，其特征在于：所述减法器、压控振荡器U3之间连接有真有效值转换电路。
9.一种超声换能器有功电流检测及频率跟踪方法，其特征在于：通过检测超声换能器的有功电流Ip来实现频率实时跟踪。
10.根据权利要求9所述的超声换能器有功电流检测及频率跟踪方法，其特征在于：将超声换能器的输入电流I0和超声换能器静态匹配电容C1电路的电流I1各自使用电流互感器，超声换能器静态匹配电容C1固定为一个常量，将电流互感器输出电流转化为电压U1、电压U2，将电压U1、电压U2送入到一个减法器，减法器前面设计一个衰减电路，通过调整衰减电阻R2、衰减电阻R3的大小，从而使超声换能器的输入电流I0和超声换能器静态匹配电容C1电路的电流I1对应的输出电压一致，减法器输出的电压为超声换能器对应的有功电流Ip的大小，通过真有效值转换电路输出的真有效值加到压控振荡器U3，从而实现频率的自动跟踪。
CN201710676447.4A 2017-08-09 2017-08-09 超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路 Active CN107589297B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710676447.4A CN107589297B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710676447.4A CN107589297B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107589297A true CN107589297A (zh) 2018-01-16
CN107589297B CN107589297B (zh) 2020-04-10

Family

ID=61043138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710676447.4A Active CN107589297B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107589297B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113252977A (zh) * 2021-06-25 2021-08-13 武汉半边天医疗技术发展有限公司 一种超声波换能器的寻频电路和寻频方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4271371A (en) * 1979-09-26 1981-06-02 Kabushiki Kaisha Morita Seisakusho Driving system for an ultrasonic piezoelectric transducer
CN101145778A (zh) * 2007-10-31 2008-03-19 江南大学 超声波电源中频率跟踪电路结构
CN201226589Y (zh) * 2008-05-15 2009-04-22 重庆医科大学 一种超声压电换能器自动阻抗匹配器
CN101468347A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 北京奥麦特科技有限公司 超声换能器的自动频率跟踪方法及其系统
CN103977507A (zh) * 2014-04-28 2014-08-13 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 便携式可穿戴的超声理疗仪
CN205081705U (zh) * 2015-09-29 2016-03-09 浙江大学 一种调压变频分级超声塑料焊接电源
US20160308516A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-20 Texas Instruments Incorporated Frequency detector and oscillator circuit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4271371A (en) * 1979-09-26 1981-06-02 Kabushiki Kaisha Morita Seisakusho Driving system for an ultrasonic piezoelectric transducer
CN101145778A (zh) * 2007-10-31 2008-03-19 江南大学 超声波电源中频率跟踪电路结构
CN101468347A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 北京奥麦特科技有限公司 超声换能器的自动频率跟踪方法及其系统
CN201226589Y (zh) * 2008-05-15 2009-04-22 重庆医科大学 一种超声压电换能器自动阻抗匹配器
CN103977507A (zh) * 2014-04-28 2014-08-13 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 便携式可穿戴的超声理疗仪
US20160308516A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-20 Texas Instruments Incorporated Frequency detector and oscillator circuit
CN205081705U (zh) * 2015-09-29 2016-03-09 浙江大学 一种调压变频分级超声塑料焊接电源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李正中 等: "超声波发生器关键技术研究", 《中国声学学会功率超声分会2009年学术年会论文集》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113252977A (zh) * 2021-06-25 2021-08-13 武汉半边天医疗技术发展有限公司 一种超声波换能器的寻频电路和寻频方法
CN113252977B (zh) * 2021-06-25 2021-10-01 武汉半边天医疗技术发展有限公司 一种超声波换能器的寻频电路和寻频方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107589297B (zh) 2020-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. An AC processing pickup for IPT systems
Li et al. A new primary power regulation method for contactless power transfer
CN103018575B (zh) 一种利用大功率电感测试装置测量大功率电感的方法
Doucet et al. DC/AC pure sine wave inverter
Moradewicz et al. High efficiency contactless energy transfer system with power electronic resonant converter
CN109030946B (zh) 可设定频段的牵引供电系统频域阻抗测量方法
US9923558B2 (en) Voltage source driver for a parallel resonant magnetic field generator
CN103944215A (zh) 基于电流反馈的谐振式充电控制系统及其控制方法
CN107807272A (zh) 基于变压器隔离的单相交流电过零检测电路及检测方法
Li et al. Impedance-matching-based maximum power tracking for magnetic field energy harvesters using active rectifiers
CN107589297A (zh) 超声换能器有功电流检测及频率跟踪电路与方法
CN117559833A (zh) 一种感应加热电源控制方法和感应加热电源
CN204190642U (zh) 基于电流跟踪控制的负载相位调节器
CN107508484A (zh) 一种带高频整流控制的单级式光伏并网微逆变器及其控制方法
RU2011141565A (ru) Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер
CN101499779B (zh) 压电小型化宽带功率放大器
CN102810383B (zh) 一种可控电抗器
CN105428000A (zh) 一种基于脉宽变化的低频双极性方波源的铁芯退磁方法
CN204465480U (zh) 一种雷电流c分量专控电路
CN110381633A (zh) 功率因数优化电路及应用其的led驱动电路
CN106385030A (zh) 一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法
CN108667336A (zh) 双极性脉冲发生器
CN102570794A (zh) 一种开关电源峰值电流的控制装置及方法
CN202110224U (zh) 联合电压试验测试装置
CN102339085B (zh) 电磁功率设备的测控装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant