超声电源

本申请涉及超声波，尤其涉及一种超声电源。

背景技术：

1、超声加工是利用超声振动的带动工件和工件间的磨料悬浮液冲击和抛磨工件的被加工部位，使其局部材料被蚀除为粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，以及利用超声波振动使工件相互结合的一种加工方法，超声电源即为超声加工的动力源。

2、目前，为降低使用超声电源的超声加工系统的能量损耗，在空载时候通过对超声电源进行手动调谐，获得空载状态下超声加工系统的谐振状态。但在加工过程中，由于刀尖接触加工工件，表面载荷会发生变化，从而导致整个超声加工系统的谐振频率发生变化，导致原本空载的时候进行的调谐工作失效，谐振偏移从而导致加工出现问题且损伤刀具。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种超声电源，用以解决超声加工系统在加工过程中存在的谐振偏移问题。

2、为了解决上述技术问题，本说明书是这样实现的：

3、第一方面，提供了一种超声电源，包括：

4、高频逆变电路，用于将接收的目标电流进行高频逆变转换，得到用作超声换能器动力源的高频方波信号；

5、谐振确定电路，设置在所述高频逆变电路与超声换能器之间，所述谐振确定电路用于确定提供至所述超声换能器的高频方波信号的频率是否使得所述超声换能器出现谐振偏移；

6、频率控制电路，设置在所述谐振确定电路和所述高频逆变电路之间，所述频率控制电路用于在所述超声换能器出现谐振偏移的情况下，控制所述高频逆变模块将所述目标电流的频率调整为谐振状态对应的目标频率后进行所述高频逆变转换。

7、可选地，所述谐振确定电路包括：

8、采样模块，与所述高频逆变电路连接，用于从所述高频逆变电路在目标时刻输出的所述高频方波信号中采集电压和电流；

9、相位检测模块，与所述采样模块连接，用于确定所述目标时刻的电压和电流之间的相位差；

10、谐振确定模块，与所述相位检测模块连接，用于在相位差大于预设阈值的情况下，确定所述超声换能器在所述目标时刻出现谐振偏移。

11、可选地，所述频率控制电路包括：

12、信号生成模块，与所述谐振确定模块连接，用于在所述超声换能器出现谐振偏移的情况下，根据所述相位差生成所述目标频率的高频脉冲宽度调制pwm信号；

13、信号输出模块，设置在所述信号生成模块和所述高频逆变电路之间，用于将所述pwm信号输出到所述高频逆变电路；

14、其中，所述高频逆变模块将所述目标电流的频率调整为所述pwm信号的频率后进行所述高频逆变转换。

15、可选地，所述信号生成模块根据所述相位差生成目标频率的高频脉冲宽度调制pwm信号，具体包括：

16、所述信号生成模块根据所述相位差所在的范围，确定所述相位差对应的谐振状态的第一频率；以及将所述第一频率确定为所述目标频率。

17、可选地，所述目标电流为交流电，

18、所述超声电源还包括：波形控制电路，

19、所述波形控制电路设置在所述高频逆变电路和外部电源之间，用于根据超声加工表面的预设需求，将所述外部电源输出的目标直流电转换为频率和幅值可变的所述目标电流。

20、可选地，所述波形控制电路包括：

21、波形设置模块，用于根据所述预设需求设置具有对应频率、幅值比和波形形状的调制波；

22、pwm信号模块，用于根据所述调制波生成随着周期变化的pwm信号；

23、波形发生模块，用于根据所述pwm信号生成目标波形的所述目标电流。

24、可选地，pwm信号模块包括：

25、第一pwm信号单元，用于根据所述调制波生成控制所述目标波形幅值的高频调制波hpwm信号；

26、第二pwm信号单元，用于根据所述调制波生成控制所述目标波形正负周期转换的低频逻辑脉冲宽度调制lpwm信号；

27、其中，所述波形发生模块根据所述高频调制波hpwm信号和所述低频lpwm信号生成所述目标波形的目标电流。

28、第二方面，提供了一种超声电源，包括：

29、波形控制电路，与外部电源连接，用于根据超声加工表面的预设需求，将所述外部电源输出的目标直流电转换为频率和幅值可变的交流电；

30、高频逆变电路，与所述波形控制电路连接，用于将所述交流电进行高频逆变转换，得到用作超声电源的高频方波信号并提供至超声换能器。

31、可选地，所述波形控制电路包括：

32、波形设置模块，用于根据所述预设需求设置具有对应频率、幅值比和波形形状的调制波；

33、pwm信号模块，用于根据所述调制波生成随着周期变化的pwm信号；

34、波形发生模块，用于根据所述pwm信号生成目标波形的所述交流电。

35、可选地，还包括：

36、谐振确定电路，设置在所述高频逆变电路与所述超声换能器之间，所述谐振确定电路用于确定提供至所述超声换能器的高频方波信号的频率是否使得所述超声换能器出现谐振偏移；

37、频率控制电路，设置与所述谐振确定电路和所述高频逆变电路之间，所述频率控制电路用于在所述超声换能器出现谐振偏移的情况下，控制所述高频逆变模块将所述目标电流的频率调整为谐振状态对应的目标频率后进行所述高频逆变转换。

38、在本申请实施例中，通过超声电源包括的高频逆变电路，用于将接收的目标电流进行高频逆变转换，得到用作超声换能器动力源的高频方波信号；谐振确定电路，设置在所述高频逆变电路与超声换能器之间，所述谐振确定电路用于确定提供至所述超声换能器的高频方波信号的频率是否使得所述超声换能器出现谐振偏移；频率控制电路，设置在所述谐振确定电路和所述高频逆变电路之间，所述频率控制电路用于在所述超声换能器出现谐振偏移的情况下，控制所述高频逆变模块将所述目标电流的频率调整为谐振状态对应的目标频率后进行所述高频逆变转换，由此实时控制流入超声换能器的波形频率，形成一个闭环控制，实现频率的自动跟踪和调整，且在加工变载荷过程中，能够自动调整谐振状态，降低系统能量损耗，获得最大的能量利用率，且能够减少发热延长刀具寿命，提高加工效果。

技术特征：

1.一种超声电源，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的超声电源，其特征在于，所述谐振确定电路包括：

3.如权利要求2所述的超声电源，其特征在于，所述频率控制电路包括：

4.如权利要求3所述的超声电源，其特征在于，所述信号生成模块根据所述相位差生成目标频率的高频脉冲宽度调制pwm信号，具体包括：

5.如权利要求1至4中任一项所述的超声电源，其特征在于，所述目标电流为交流电，

6.如权利要求5所述的超声电源，其特征在于，所述波形控制电路包括：

7.如权利要求5所述的超声电源，其特征在于，pwm信号模块包括：

8.一种超声电源，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的超声电源，其特征在于，所述波形控制电路包括：

10.如权利要求9所述的超声电源，其特征在于，还包括：

技术总结
本申请公开了一种超声电源，包括：高频逆变电路，用于将接收的目标电流进行高频逆变转换，得到用作超声换能器动力源的高频方波信号；谐振确定电路，设置在所述高频逆变电路与超声换能器之间，所述谐振确定电路用于确定提供至所述超声换能器的高频方波信号的频率是否使得所述超声换能器出现谐振偏移；频率控制电路，设置在所述谐振确定电路和所述高频逆变电路之间，所述频率控制电路用于在所述超声换能器出现谐振偏移的情况下，控制所述高频逆变模块将所述目标电流的频率调整为谐振状态对应的目标频率后进行所述高频逆变转换。

技术研发人员：黄鹏,周晓东,朱志伟
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11