感抗后，利用 公式_
确定阻抗匹配系统的容抗c。
[0051] S4:测量换能器静态电容；
[0052]测量换能器的静态电容C0，
[0053] S5:确定阻抗匹配网络补偿电容C2。
[0054]确定所述阻抗匹配系统的容抗C、换能器的静态电容C0后，根据公式C = C0+C2,确 定所述阻抗匹配网络的补偿电容C2。
[0055] 其中，步骤S1、步骤S2、步骤S4设计测量步骤，其可以变换顺序:既可以事先全部测 量好，也可以在需要使用该参数的步骤之前进行测量。但是需要保证在需要使用该参数之 前，该参数已经被测量好，作为一种本方法通用的描述，本方法的简要步骤描述为：
[0056] 测量换能器系统动态容抗与感抗，确定换能器系统谐振频率；
[0057] 测量变压器漏感，确定阻抗匹配系统电容值；
[0058]测量换能器系统静态容抗，确定阻抗匹配网络补偿电容。
[0059] 本发明还提供一种超声波电源控制系统。
[0060] 请参见图2所示，图2为本发明所述的超声波电源控制系统架构图。
[0061] 本发明所述的超声波电源控制系统包括一超声波主电路1、一超声波控制系统2、 一换能器及阻抗匹配系统3与一工具头系统4.
[0062] 所述超声波主电路1、所述换能器及阻抗匹配系统3与所述工具头系统4顺次连接， 所述超声波主电路1通过所述换能器及阻抗匹配系统3与所述工具头系统4实现阻抗匹配与 能量转换，使所述工具头系统4顺利完成工作。
[0063]其中，所述换能器及阻抗匹配系统3即图1中所示的结构。
[0064] 所述超声波控制系统2-端从所述换能器及阻抗匹配系统3中获取输出信号，并进 行判断、处理，输出反馈信号输入至所述超声波主电路控制超声波主电路的输出，从而使本 发明所述的控制系统实现一个闭环的反馈。
[0065] 请参见图3所示，图3为本发明所述超声波控制系统结构图。
[0066] 所述超声波控制系统包括一采样及调理电路201、一比较电路202、一转换器203、 一 DSP控制器204、一驱动电路205、一输出接口电路206。
[0067]所述采样及调理电路201与所述换能器及阻抗匹配系统3连接，具体的，其能够获 取换能器等效网络两端的电学参数，所述电学参数包括但不限于电流与电压的波形，并将 所述测试的电学参数通过传送至所述比较电路202;
[0068] 所述采样机调理电路201同时将测试的电学参数传送至所述DPS控制器204中，所 述DPS控制器204对接收到的电流、电压波形进行计算，得出电学参数的电学特性，包括但不 限于电流、电压的乘积、以及电流电压的相位差。所述DPS控制器204将该电学参数通过所述 转换器203发送至所述比较电路202中。
[0069]所述比较电路202中预存整个超声波电源系统的输出功率预设值，所述比较电路 202接受了所述电学参数与预设值进行比对，如果存在差异，则将信号发送至所述输出接口 电路206,所述输出接口电路将所述比较电路202发送的信号进行发送至所述DPS控制器 204〇
[0070]本实施例中所述转换器203为数模转换器。
[0071]所述DPS控制器204在所述比较电路202判断电路工作在非预设环境时，将对所述 驱动电路205发送控制信号，驱动电路205接收到控制信号后，对超声波主电路进行控制。 [0072]例如，本实施例中，驱动电路205采用P丽电路与IGBT驱动的模式对连接的IGBT逆 变电路进行控制，所述DPS控制器204接收到所述比较电路202的信号，判断目前超声电源输 出与预设功率不符时，控制PWM电路的占空比，并经驱动电路放大，控制全桥逆变电路的输 出电流和电压的增大或减小，从而实现超声波电源的恒功率输出；
[0073]当所述电流电压的相位差在所述超声波电源工作过程中发生偏差时，所述DSP控 制器将调节PWM的频率及相位，从而实现超声波电源的锁相输出。
[0074]作为一种改进的选择，所述DPS控制器204包括一 CAP模块，即捕捉模块，所述CAP模 块能够获取所述采样机调理电路获取的电学参数，并计算电流、电压的相位差。
[0075] 作为一种改进的选择所述DPS控制器通过UART接口电路连接至人机交互界面，供 用户控制超声电源控制系统。
[0076]尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说， 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等 同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种超声波电源阻抗匹配系统，包括阻抗匹配网络与换能器等效网络，其特征在于， 所述阻抗匹配网络与超声波电源主电路耦合，所述阻抗匹配网络包括由所述超声波主电路 漏感形成的具有电感电学特性的等效电感Le。2. 如权利要求1所述的超声波电源阻抗匹配系统，其特征在于，所述阻抗匹配网络包括 补偿电阻C2,所述换能器等效网络包括静态电容C0与动态阻抗。3. -种采用如权利要求1或2所述电源阻抗匹配系统进行阻抗匹配方法，其特征在于， 包括步骤： S1:根据换能器系统的动态阻抗，确定系统谐振频率； S2:测量阻抗匹配网络等效电感Le; S3:确定阻抗匹配需要的电容； S4:测量换能器静态电容； S5:确定阻抗匹配网络补偿电容。4. 如权利要求3所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过公式：确定系统谐振频率fs，其中，分别为换能器系统的感抗与容抗。5. 如权利要求3所述的阻抗匹配方法，其特征在于，步骤S3中，确定的电容值为换能器 补偿电容C2与换能器静态电容C0的并联电容。6. -种超声波电源控制系统，其特征在于，包括一超声波主电路、一超声波控制系统、 一工具头系统及如权利要求1或2所述的阻抗匹配系统； 所述超声波主电路通过所述阻抗匹配系统实现与所述工具头系统的阻抗匹配与连接； 所述超声波控制系统与所述阻抗匹配系统连接获取其输出信号； 所述超声波控制系统与所述超声波主电路连接并控制其工作状态。7. 如权利要求6所述的超声波电源控制系统，其特征在于，所述超声波控制系统包括一 采样及调理电路、一比较电路、一转换器、一DSP控制器、一驱动电路与一输出接口电路； 所述采样调理电路与所述比较电路、所述DPS控制器分别相连，用于从所述阻抗匹配系 统中获取其输出信号； 所述DSP控制器与所述驱动电路、所述转换器、所述输出接口电路分别相连，用于从所 述采样及调理电路中获取电流、电压波形，进行处理，并通过所述转换器传送至所述比较电 路，所述DPS控制器通过控制所述驱动电路实现对所述超声波主电路的控制； 所述比较电路获取功率预设值、电流相位值、电压相位值，并与获取的实际功率值、实 际电流相位值、实际电压相位值相比较，并在存在差异时向所述转换器向所述DSP控制器发 送信号，所述比较电路还与所述输出接口电路相连。8. 如权利要求7所述的超声波电源控制系统，其特征在于，所述DSP控制器还包括捕捉 模块，用于获取所述采样及调理电路获取的电学参数。9. 如权利要求7所述的超声波电源控制系统，其特征在于，DPS控制器通过UART接口电 路连接至人机交互界面，供用户控制超声电源控制系统。10.如权利要求7所述的超声波电源控制系统，其特征在于，所述驱动电路包括PWM电路 与IGBT驱动电路。
【专利摘要】本发明公开了一种超声波电源阻抗匹配系统、方法及控制系统，所述阻抗匹配系统包括阻抗匹配网络与换能器等效网络，其特征在于，所述阻抗匹配网络与超声波电源主电路耦合，所述阻抗匹配网络包括由所述超声波主电路漏感形成的具有电感电学特性的等效电感Le。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用虚拟电感匹配模式，充分利用脉冲变压器绕制时存在的漏感，并联一定的补偿电容对，换能器及工具头系统进行谐振和阻抗匹配，降低实体匹配电感的成本以及整机的重量和实体电感发热的能耗，省材降耗。
【IPC分类】G05B19/042, H03H7/01
【公开号】CN105717831
【申请号】CN201610050969
【发明人】陈剑平, 蒋文斌, 贺亮明, 黄自永
【申请人】深圳市德知拓电源技术有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月25日