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1、分类号：TP202 密 级： 公 开U D C ： 单位代码： 10424 学 位 论 文 新型大功率 超声波发生器设计 彭 强申请学位级别：硕士学位 专业名称：控制理论与控制工程 指导教师姓名：苏 学 成 职 称： 教 授 山 东 科 技 大 学 二零零八年五月论文 题目： 新型大功率超声波发生器设计作者姓名： 彭强 入学时间： 2005 年 9 月专 业名称： 控制理论与控制工程 研究方向： 智能机器人指导教师： 苏学成 职 称： 教 授 王海霞 讲 师论文提交日期：2008论文提交日期：2008 年 5 月论文答辩日期： 2008论文答辩日期：2008 年 6 月 16 日授予学位日期：
2、 A NEW DESIGN OF HIGH-POWER ULTRASONIC GENERATORA Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree of MASTER OF PHILOSOPHY from Shandong University of Science and Technology by Peng Qiang Supervisor: Professor Su Xuecheng College of Information and Electrical Engineering May 2
3、008 声 明 本人呈 交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外， 全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关 作鉴定。 硕士生签名： 日 期： AFFIRMATION I declare that this dissertation submitted in fulfillment of the requirements for theaward of Master of Philosophy in Shandong University of Science and Technology iswholly my own work
4、unless referenced of acknowledge. The document has not beensubmitted for qualification at any other academic institute. Signature: Date: 山东科技大学硕士学位论文 摘要 摘 要 在石油、化工、冶金、热电、制糖、食品等行业中，换热传热设备、蒸发冷却设备及金 属管道内的结垢问题一直是行业的一大难题。由于积垢传热效能差，给工业生产带 来不必要的巨大开支。超声波除垢方法与传统除垢方法相比，具有节省资金、节约能 源、减少环境污染等优势。 超声波除垢设备由超声波发生器和换
5、能器两部分组成。 超声波发生器为换能器供电，换能器将电能转换成动能。本文主要对大功率超声波 发生器进行了理论分析与设计。 首先，简要介绍了超声波发生器原理；提出了多种 功率放大电路结构，并进行了选择；总结了多种频率跟踪方法，并在此基础上设计了 一种频率扫描跟踪方式；讨论多种功率调节方式，并确定了最终本设计中的方案；对 功率开关器件 IGBT 进行了选型，并进行了可行性分析；探讨了 IGBT 的驱动与保 护技术，并进行了电路设计；详细介绍了频率跟踪电路的设计。 然后，提出设计一款 2kW/20kHz 样机，对主要设计内容，比如：整流滤波电路、逆变器电路、匹配电路的 设计及器件选型进行了详细的介绍
6、。 最后，在 PSpice 环境下对设计方案进行了仿 真，并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了设计方案的可行性。 本文中提到的 频率跟踪电路、IGBT 大功率设计方案等与过去的设计有所不同，解决了传统超声 波发生器频率跟踪困难、功率低等问题。除此之外，论文对超声波发生器的设计过程 进行了详尽的介绍，这在过去的论文中是没有的。因此，本文具有一定的参考价值。 关键词：超声波除垢，扫频跟踪，大功率超声波发生器，IGBT 山东科技大学硕士学 位论文 摘要 Abstract In petroleum chemical metallurgical thermoelectric sugar food in
7、dustries the scalingissue of heat transfer equipment evaporative cooling equipment and metal pipes has been amajor industry problem. The poor performance of fouling on heat conduction has caused hugeunnecessary expenditure in industrial production. Compared to traditional cleaning methodsthe ultraso
8、nic cleaning methods have the advantages of saving money energy conservationreduce environmental pollution and so on. Ultrasonic cleaning equipment is composed of ultrasonic generator and transducer.Ultrasonic generator is the power supply of transducer. Transducer transforms electrical energyinto k
9、inetic energy. This paper mainly has carried on the theoretical analysis and design to thehigh-power ultrasonic generator. First of all a brief introduction on ultrasonic generator principle is given a choice ofpower amplifier circuits is made lots of frequency- tracking methods are summed up and as
10、canning frequency-tracking method based on these theories is designed a variety of powerRegulation is discussed and the final project is determined the shaping on power switchingdevices IGBT is carried on and a feasibility analysis is conducted the drive and protectiontechnology of IGBT is discussed
11、 and the circuit is designed on the design of frequency-tracking circuit is introduced in detail. Then the design process of a 2kW/20kHz prototype is described. The circuit design anddevice selection of the main design elements such as: rectifier filter circuit inverter circuitmatching circuit is in
12、troduced in detail. Finally the design is simulated in PSpice. And then the simulation results are analyzed.The simulation results show the feasibility of the design. This frequency tracking circuit and the IGBT high-power design are different from thepast. The frequency tracking difficulties and lo
13、w-power issue of traditional ultrasonic generatorare solved. In addition the design progress of the high- power ultrasonic generator is detailed inthis paper which is hard to see in the papers of the past. Therefore this paper worthconsidering. Keywords: Ultrasonic cleaning Sweep tracking High-power ultrasonic generator IGBT 山东科技大学硕士学位论文 目录 目 录1 绪 论. .1 1.1 超声波防除垢原理. 1 1.2 超声波发生器的发展. 2 1.3 超声除垢设备组成原理. . 4 1.4 超声波发生器技术指 标. 52 整流滤波电路设计. . 6 2.1 整流滤波电路方 案. 6 2.2 电容器计算. . 6 2.3 仿真. .
