Исследование и разработка последовательного резонансного инвертора, нагруженного на магнитострикционный преобразователь

• Автор: Николаев, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Особенности работы резонансных полупроводниковых преобразователей ультразвуковой частоты с магнитострикционной нагрузкой

1.1. Специфика и схема замещения магнитострикционной нагрузки

1.2. Тиристорные инверторы

1.3. Транзисторные инверторы

1.4. Акустическое согласование инвертора с нагрузкой

ГЛАВА 2. Разработка модели и исследование режимов работы инвертора с магнитострикционной нагрузкой

2.1. Схема замещения инвертора

2.2. Математическая модель инвертора

2.3. Проверка достоверности и анализ результатов моделирования

2.4. Аварийные режимы работы инвертора
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. Разработка системы управления инвертором, обеспечивающей акустическое согласование с нагрузкой
3.1. Прямой бесконтактный доплеровский метод формирования сигнала обратной связи
3.2. Разработка алгоритмов экстремального управления инвертором
3.3. Исследование динамических свойств инвертора с магнитострикицонной нагрузкой
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование работы инвертора
4.1. Схемы и методики экспериментальных исследований
4.2. Анализ результатов измерений
4.3. Влияние изменения параметров нагрузки на работу инвертора
4.4. Экспериментальное исследование беспроводной телемеханической системы управления инвертором

4.5. Реализация результатов исследования в инверторах ультразвуковой
частоты серии ивР
4.6. Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Инверторы ультразвуковой частоты предназначены для преобразования тока промышленной частоты в ток высокой частоты, питающий электроакустические преобразователи, и широко применяются в промышленности для решения таких задач как ультразвуковая сварка, очистка, интенсификация технологических процессов, борьба с накипными отложениями и др.
Рис. 1. Структурная схема инвертора: В - выпрямитель, Ф - фильтр, Н-нагрузка, У -блок управления, защиты и сигнализации
Типовая структурная схема инвертора приведена на рис. 1. При разработке и проектировании инверторов, работающих на магнитострикционную нагрузку, решается ряд типовых задач, являющихся, в том числе, и основными задачами данного исследования:
1. Исследование режимов работы последовательного резонансного инвертора с магнитострикционной нагрузкой и разработка математической модели.
2. Разработка методики измерения колебаний в нагрузке для получения сигнала обратной связи для системы управления инвертором.
3. Разработка контура управления инвертором по экстремальному значению амплитуды колебаний в нагрузке и исследование динамических свойств инвертора с замкнутой системой управления.
4. Экспериментальное изучение влияния на работу инвертора изменений параметров нагрузки, а также исследование механизмов и средств интеграции инвертора в системы телемеханики.

ПОЛНИТЬ условие 1У2/ЭЛ = и/г[к, где и щ2 - число витков частей первичной обмотки, то во вторичной обмотке 3 будет индуцироваться ЭДС, пропорциональная току в механической ветви.
Недостатком перечисленных фазовых схем является зависимость условий балансировки от сопротивления Zэл, которое изменяется под действием различных факторов. Для устранения влияния изменения на балансировку необходимо применение специальных мер [95], что существенно усложняет конструкцию и делает выигрыш от применения косвенных схем определения механического резонанса неочевидным.
Частотные методы основаны на измерении резонансной частоты магнито-стриктора непосредственно. Делается такое измерение путем кратковременного отключения питания переменным током магнитостриктора. В течение этого промежутка времени, называемого «фри тайм» - свободное время, МП совершает свободные колебания, частота которых и замеряется. При этом используется либо ЭДС, наводимая в обмотке возбуждения, либо ЭДС, наводимая во вспомогательной обмотке. Также при данном методе могут применяться датчики Холла или другие приборы.
Достоинство методов акустического согласования по электрическим параметрам сигналов в силовых цепях питания нагрузки заключается в относительной надежности по сравнению с прямыми способами измерения амплитуды колебаний поверхности. Однако данные измерения являются косвенными и не могут гарантировать получение полной и точной информации о режимах работы колебательных систем.