大功率正弦激励系统的研究与实现

admin · 发表于 2023-10-9 18:36:14

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大功率正弦激励系统在工业测试及自动化领域有着广泛的应用，得到了研究人员的普遍重视和深入研究，其中正弦信号发生器和功率放大器是两项关键的技术。本文根据正弦激励系统的发展现状和最新研究进展，提出了基于电压反馈的大功率正弦激励系统，对该系统的设计与实现进行了详细阐述。本文设计的大功率正弦激励系统分为调制控制系统、功率放大系统及人机接口三大部分，文中对每一部分进了分析设计，并完成了硬件验证。调制控制系统分为为正弦信号发生器、载波信号发生器、PWM调制器三部分。本文采用DDS技术实现了频率、幅值连续可调的基准正弦激励源；以无源晶体振荡器作为信号源产生频率稳定的高频三角载波，保证了控制信号的频率稳定性；PWM调制过程中加入了PID调节，同时设计了限幅保护电路和死区设置电路，有效保证了调制控制系统的可靠性。本文采用开关功率放大器实现正弦激励源的功率放大，主回路采用全桥结构，选择电力MOSFET作为开关器件，其开关速度高、驱动电路实现简单。为保证高压大电流系统的安全运行，设计了可靠的交流输入保护电路与MOSFET驱动保护电路，系统输出信号满足设计要求。针对大功率正弦激励系统的人机接口，本文着重介绍了延迟启动停止电路、触摸液晶屏接口及上位机控制软件的设计。启动停止电路利用了单稳态触发器的边沿触发及输出脉冲宽度固定的特点。触摸液晶屏为迪文科技公司生产的智能HMI模块，实现了信号参数的触摸屏输入。上位机软件采用Visual Studio 2008和NI Measurement Studio联合开发，实现了大功率正弦激励系统的远程控制，使整个人机接口实用美观。最后，本文针对所设计的大功率正弦激励系统的控制方案进行了研究。首先，建立了开关功率放大器的数学模型，然后分析了系统的开环特性和闭环特性，最后通过对不同控制方案频率特性的比较，提出了电流内环、电压外环双闭环控制的改进方案。

大功率正弦激励系统的研究与实现

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