超声波清洗机专用控制电源的制作方法

1.本实用新型涉及超声波设备电源领域，具体涉及超声波清洗机专用控制电源。


背景技术：

2.以供电电压划分，目前全球的国家基本可以分为两类：以美洲及受美洲国家影响较大的国家为主使用90～120v供电电压的国家，以亚洲、欧洲及受原苏联影响较大的国家为主使用210v～240v供电电压的国家。
3.在以上背景下，现有的超声波电源模块使用时，必须和相应的清洗设备配套使用，通用性较差，使用不便。
4.同时在一些欠发达地区，电力供应较为紧张，电网压力较大，由于目前市面上的超声波清洗机基本都不考虑电网功率因数，现有的超声波清洗机对电力的浪费过于严重，对这些欠发达地区无疑是雪上加霜。
5.不仅如此，现有的超声波清洗机本身也存在对输出超声波的振幅、频率控制不足，不利于电流、电压相位的采集，比如使用pwm波占空比驱动半桥或全桥电路来改变超声波的振幅和频率，输出波形存在很大的失真，要输出较为平滑的波形需要后端匹配电路的修正，在该情况下，电压相位的采样将十分困难，所需设计的采样电路将很复杂，兼容性较弱。频率控制也还停留在使用模拟电路控制，难以适配不同的振子且调试困难。


技术实现要素：

6.鉴于背景技术的不足，本实用新型提供了超声波清洗机专用控制电源。本实用新型提供了如下技术方案：
7.超声波清洗机专用控制电源，包括升压电路，升压电路连接有功率因数修正电路，升压电路的输出端接有超声波调节电路，超声波调节电路包括振幅调节电路、频率调节电路，振幅调节电路与频率调节电路连接，超声波调节电路连接有变压器，变压器配置有电压相位采集抽头，变压器连接有电流相位采样线圈。
8.具体的，升压电路的输入端接有滤波整流电路，滤波整流电路接有输入电源。
9.优选的，功率因数修正电路采用uc3854芯片。
10.具体的，包括中央控制器，中央控制器与超声波调节电路、变压器、电流相位采样线圈连接，中央控制器通过电压相位采集抽头采集输出电压反馈的相位，中央控制器通过电流相位采样线圈采集输出电流反馈的相位；
11.振幅调节电路通过调节第一pwm波的占空比调节超声波振幅，频率调节电路根据输出电压反馈的相位及输出电流反馈的相位，通过pid模糊控制算法实时调节第二pwm波、第三pwm波的频率以调节超声波频率。
12.具体的，第二pwm波、第三pwm波互补，第二pwm波、第三pwm波占空比固定。
13.具体的，变压器配套有匹配电路，所述匹配电路包括一个电感。
14.本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
15.1.通过使用升压电路以及功率因数修正电路，使该超声波清洗机专用控制电源在接入不同电压的电网时，仍能为超声波清洗设备提供稳定的电压源，也可以有效防止电网电压波动引起输出的超声波振幅波动，使超声波清洗效果更加稳定，尤其在高频超声波进行精细化无破坏清洗时，稳定性的提升较现有技术尤为显著。
16.2.通过使用功率因数修正电路提高该超声波清洗机专用控制电源的功率因数，达到同样的超声波清洗效果所需消耗的电能大大减少，更加适用于电力供应不足的欠发达地区使用，降低了配置该超声波清洗机的专用控制电源的超声波清洗机使用所需的电网环境需求，使用场景更为广阔。
17.3.通过采用超声波调节电路，将振幅调节电路、频率调节电路分开控制，超声波的振幅和频率受不同的pwm波独立控制，变压器的匹配电路就可以仅用一个滤波电感即可实现，利用相位采集抽头进行电压相位采集同时利用采样线圈进行电流相位采集，因此采样数据的正弦线精度很高，而且电路简单，兼容性强。
18.4.通过频率调节电路根据中央控制器采集的输出电压、电流反馈的相位，通过pid模糊控制算法，实现自动实时调节第二pwm波、第三pwm波的频率调节超声波频率这一方式，使电路工作在谐振状态，发挥最大的效率。有效克服了原先用模拟电路控制的局限性，能够通用适配不同的振子，易于调试。
附图说明
19.本实用新型有如下附图：
20.图1为本实用新型的结构示意图；
21.图2为本实用新型的升压电路的结构示意图；
22.图3为本实用新型的功率因数修正电路的结构示意图；
23.图4为本实用新型的振幅调节电路的结构示意图；
24.图5为本实用新型的频率调节电路的结构示意图；
25.图6为本实用新型的变压器、匹配电路部分的结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
27.如图1-6所示，本实施方案中：
28.超声波清洗机专用控制电源，包括升压电路，升压电路连接有功率因数修正电路，升压电路的输出端接有超声波调节电路，超声波调节电路包括振幅调节电路、频率调节电路，振幅调节电路与频率调节电路连接，超声波调节电路连接有变压器，变压器配置有电压相位采集抽头，变压器连接有电流相位采样线圈。
29.升压电路的输入端接有滤波整流电路，滤波整流电路接有输入电源。
30.功率因数修正电路采用uc3854芯片。
31.该超声波清洗机专用控制电源还包括中央控制器，中央控制器与超声波调节电路、变压器、电流相位采样线圈连接，中央控制器通过电压相位采集抽头采集输出电压反馈的相位，中央控制器通过电流相位采样线圈采集输出电流反馈的相位；
32.振幅调节电路通过调节第一pwm波的占空比调节超声波振幅，频率调节电路根据
输出电压反馈的相位及输出电流反馈的相位，通过pid模糊控制算法实时调节第二pwm波、第三pwm波的频率以调节超声波频率，使电路工作在谐振状态，发挥最高的效率。
33.第二pwm波、第三pwm波互补，第二pwm波、第三pwm波占空比固定。
34.变压器配套有匹配电路，所述匹配电路包括一个电感。
35.本实施例中，输入电源电压范围为80～270v、频率范围为47～65hz，超声波清洗机专用控制电源输出频率为30khz，符合输出频率范围20～300khz的设计目的同时功率因数为0.98以上。
36.输入电源经过滤波整流电路的二级电源emi滤波器滤波及整流后，升压电路及功率因数修正电路调节输入电源电压的振幅波动，其中，升压电路的vin、gnd0之间电压一般范围为1.414*(80～270v)，此时功率因数修正电路调节电源电压，修正器功率因数。之后中央控制器mcu指示振幅调节电路工作，通过改变第一pwm波即图4中所示的pwm dc脉冲占空比来调节输出电压，从而改变超声波振幅。然后中央控制器mcu指示频率调节电路工作，通过改变第二pwm波、第三pwm波即分别为图5中所示的pwmh1、pwml1的频率改变超声波频率，此处第二pwm波、第三pwm波占空比不考虑死区时间固定为100％。由于振幅调节电路、频率调节电路分别独立对超声波的幅值和频率进行控制，变压器的匹配电路只需配置一个滤波电感，电流相位采集只需通过电流相位采样ct1，电压相位采集只需通过变压器的输出绕组的抽头即图6所示的pt1、pt2就可以采集。
37.其中，中央控制器不是仅可以使用mcu，常规的fpga也可以胜任中央控制器的功能。
38.上述依据本实用新型为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。