CN108471242A - 一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，包括如下步骤：步骤一：开启超声波发生器之后，MCU控制器通过驱动控制器控制逆变器输出一定的初始工作频率；步骤二：检测超声波系统中的工作电流；扫频工作方式为MCU控制器控制逆变器输出频率为f0+Δf；步骤三：检测超声波系统中的工作电流；本发明可以实现超声波发生器频率跟踪功能，使超声波发生器能够跟随由于超声波发生器负载的等效电容和电阻会随着工作发生变化，会导致超声波声学系统的固有频率发生的漂移。使整个超声波系统始终工作在谐振状态，输出最大功率，这种扫频追频控制方法实时反映速度较快，电路简单，成本较易于实现的优点。
Description
技术领域
本发明涉及超声波焊接技术领域，具体是一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法。
背景技术
现有的超声波焊接机的声学系统主要由超声波发生器、超声波换能器、超声波变幅杆、焊头组成。在焊接过程中由于焊接负载和超声波声学系统的温度、能量损耗、焊接面积、焊头加工磨损等原因，超声波发生器负载的等效电容和电阻会随着工作发生变化，会导致超声波声学系统的固有频率发生漂移，如果超声波发生器的电源频率不进行跟随变化，会导致超声波系统不再谐振点工作，降低工作效率，而且加剧了换能器的损耗，因此超声波发生器必须有追频功能，保证超声波发生器中的逆变器触发脉冲的频率跟随负载的谐振频率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，包括如下步骤：
步骤一：开启超声波发生器之后，MCU控制器通过驱动控制器控制逆变器输出一定的初始工作频率；
步骤二：检测超声波系统中的工作电流；扫频工作方式为MCU控制器控制逆变器输出频率为f0+Δf；
步骤三：检测超声波系统中的工作电流，若超声波系统中的工作电流增大，则说明f0不是超声波系统的谐振频率，则继续按照一定的步长增加逆变器的输出频率f0+Δf；若当增加换能器的输出频率时，超声波系统中的工作电流减小，则控制逆变器输出频率变为f0-Δf，若超声波系统的工作电流增大，则继续进行减小逆变器的输出功率，直到超声波系统的工作电流减小，则将上一工作频率作为超声波系统的谐振工作频率。
作为本发明进一步的方案：所述超声波系统的工作过程中，不断检测超声波系统的工作电流，然后进行频率扫描，不断调整超逆变器的输出频率，使超声波发生器的输出频率和超声波系统的谐振频率保持一致，使整个超声波系统一直工作在谐振状态，输出最大有效功率。
作为本发明再进一步的方案：所述超声波发生器包括市电电压输入、整流滤波、逆变电路、负载匹配、电流反馈模块、MCU处理器、控制驱动模块；超声波发生器为超声波换能器提供一定频率的电源。
作为本发明再进一步的方案：所述超声波发生器的输入为市电220V的交流电源，通过整流滤波模块将交流电源变为直流，然后在通过逆变器将直流电源逆变为所需要的频率的正弦或类正弦电流。
作为本发明再进一步的方案：所述负载匹配模块将超声波换能器和超声波发生器进行负载匹配，主要包括阻抗匹配和调谐匹配；阻抗匹配将换能器的阻抗变成最佳负载，从而使超声波发生器输入一定功率；调谐匹配是给换能器并上或串上一个相反的抗，发生器负载等效为纯电阻。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以实现超声波发生器频率跟踪功能，使超声波发生器能够跟随由于超声波发生器负载的等效电容和电阻会随着工作发生变化，会导致超声波声学系统的固有频率发生的漂移。使整个超声波系统始终工作在谐振状态，输出最大功率，这种扫频追频控制方法实时反映速度较快，电路简单，成本较易于实现的优点。
附图说明
图1为本发明超声波发生器模块构成图。
图2为本发明超声波扫频追频控制程序流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，包括如下步骤：
步骤一：开启超声波发生器之后，MCU控制器通过驱动控制器控制逆变器输出一定的初始工作频率；
步骤二：检测超声波系统中的工作电流；扫频工作方式为MCU控制器控制逆变器输出频率为f0+Δf；
步骤三：检测超声波系统中的工作电流，若超声波系统中的工作电流增大，则说明f0不是超声波系统的谐振频率，则继续按照一定的步长增加逆变器的输出频率f0+Δf；若当增加换能器的输出频率时，超声波系统中的工作电流减小，则控制逆变器输出频率变为f0-Δf，若超声波系统的工作电流增大，则继续进行减小逆变器的输出功率，直到超声波系统的工作电流减小，则将上一工作频率作为超声波系统的谐振工作频率。
所述超声波系统的工作过程中，不断检测超声波系统的工作电流，然后进行频率扫描，不断调整超逆变器的输出频率，使超声波发生器的输出频率和超声波系统的谐振频率保持一致，使整个超声波系统一直工作在谐振状态，输出最大有效功率。
所述超声波发生器包括市电电压输入、整流滤波、逆变电路、负载匹配、电流反馈模块、MCU处理器、控制驱动模块；超声波发生器为超声波换能器提供一定频率的电源。
所述超声波发生器的输入为市电220V的交流电源，通过整流滤波模块将交流电源变为直流，然后在通过逆变器将直流电源逆变为所需要的频率的正弦或类正弦电流。
所述负载匹配模块将超声波换能器和超声波发生器进行负载匹配，主要包括阻抗匹配和调谐匹配；阻抗匹配将换能器的阻抗变成最佳负载，从而使超声波发生器输入一定功率；调谐匹配是给换能器并上或串上一个相反的抗，发生器负载等效为纯电阻。
本发明的工作原理是：本发明主要是通过检测电流反馈给控制器，来控制逆变器输出的频率，使超声波发生器的输出频率和系统工作频率保持一致。
超声波发生器为超声波换能器提供一定频率的电源。本发明中超声波发生器利用电源反馈模块接收超声波系统电流，然后将电流信号传送给MCU处理器，MCU处理器根据扫频控制算法计算出超声波系统频率的变化趋势，然后以一定的频率驱动逆变器工作，使超声波发生器与超声波换能器工作达到谐振。
由于超声波系统达到谐振时，超声波系统中的电流达到最大值，因此通过不断扫描谐振频率附近的工作频率，将工作电流最大值的工作频率调整为谐振频率，通过控制器控制逆变器达到谐振频率，使整个超声波系统工作在谐振频率。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：开启超声波发生器之后，MCU控制器通过驱动控制器控制逆变器输出一定的初始工作频率；
步骤二：检测超声波系统中的工作电流；扫频工作方式为MCU控制器控制逆变器输出频率为f0+Δf；
步骤三：检测超声波系统中的工作电流，若超声波系统中的工作电流增大，则说明f0不是超声波系统的谐振频率，则继续按照一定的步长增加逆变器的输出频率f0+Δf；若当增加换能器的输出频率时，超声波系统中的工作电流减小，则控制逆变器输出频率变为f0-Δf，若超声波系统的工作电流增大，则继续进行减小逆变器的输出功率，直到超声波系统的工作电流减小，则将上一工作频率作为超声波系统的谐振工作频率。
2.根据权利要求1所述的一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，其特征在于，所述超声波系统的工作过程中，不断检测超声波系统的工作电流，然后进行频率扫描，不断调整超逆变器的输出频率，使超声波发生器的输出频率和超声波系统的谐振频率保持一致，使整个超声波系统一直工作在谐振状态，输出最大有效功率。
3.根据权利要求1所述的一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，其特征在于，所述超声波发生器包括市电电压输入、整流滤波、逆变电路、负载匹配、电流反馈模块、MCU处理器、控制驱动模块；超声波发生器为超声波换能器提供一定频率的电源。
4.根据权利要求1所述的一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，其特征在于，所述超声波发生器的输入为市电220V的交流电源，通过整流滤波模块将交流电源变为直流，然后在通过逆变器将直流电源逆变为所需要的频率的正弦或类正弦电流。
5.根据权利要求3所述的一种超声波焊接电源频率的扫频追频控制方法，其特征在于，所述负载匹配模块将超声波换能器和超声波发生器进行负载匹配，主要包括阻抗匹配和调谐匹配；阻抗匹配将换能器的阻抗变成最佳负载，从而使超声波发生器输入一定功率；调谐匹配是给换能器并上或串上一个相反的抗，发生器负载等效为纯电阻。
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