超声波电源频率调整方法、装置、设备、介质及系统制造方法及图纸

本申请提供的超声波电源频率调整方法、装置、设备、介质及系统，通过对输出电流方波和输出电压方波的采样，获取上升沿及下降沿出现时时基计数器的计数值，并通过这些计数值完成输出电流方波和输出电压方波高电平脉冲中点计数值的计算，从而得到输出电压和输出电流的相位差及相位关系，可实现频率跟踪。所述方法可以在不对输出电压方波和输出电流方波占空比进行限定的情况下完成频率调整，同时提升了系统的抗干扰能力，降低了系统的成本。降低了系统的成本。降低了系统的成本。

【技术实现步骤摘要】
超声波电源频率调整方法、装置、设备、介质及系统


[0001]本申请涉及超声波电源技术，尤其涉及一种超声波电源频率调整方法、装置、设备、介质及系统。

技术介绍

[0002]超声波电源在应用中，通常通过换能器进行能量形式的变换，以实现需要的功能，换言之，超声波电源的负载是换能器。换能器是将一种形式的能量转换成另一种形式的能量的器件，换能器本身并不是由电学器件构成，但是在其谐振点附近，有一个等效电路。等效电路中包含了一个机械串联谐振点和机械并联谐振点，理论上换能器适合工作在机械串联谐振点上。而且，换能器即使工作在谐振点附近，电路中也存在较大的电抗，超声波电源本质上是一种逆变器，如果由逆变器直接驱动换能器，会导致只有部分输出电压真正作用在换能器的能量转换上，输出电压与电流相位不相等，输出效率低下。
[0003]由于负载换能器的特殊性，超声波电源需要实时跟踪换能器谐振频率的变化并控制开关频率与谐振频率保持一致。超声波电源频率跟踪多采用锁相频率跟踪等电跟踪技术，即采样匹配网络前的电压、输出电流，将输出电压、输出电流的相位差、相位关系反馈给电源控制系统。锁相法是通过采样输出电压、电流的相位关系，来决定输出电压的交变频率，以达到输出电压、电流同相位的效果。由此可见，锁相频率跟踪方法的关键在于输出电压和输出电流的相位差及二者的相位超前滞后关系的精准获取。为了保证锁相范围最大，需要确保输出电压和输出电流经比较器得到的方波电压的占空比为50％，否则可能导致频率跟踪失败，继而影响电源系统工作效率及稳定性。同时，此类方法涉及较多硬件电路，抗干扰能力较差，并且成本较高。
[0004]需要一种超声波电源频率调整方法，以适用于不同输出方波占空比的系统，同时提升系统抗干扰能力且降低成本。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种超声波电源频率调整方法、装置、设备、介质及系统，以适用于不同输出方波占空比的系统，同时提升系统抗干扰能力且降低成本。
[0006]第一方面，本申请提供一种超声波电源频率调整方法，包括：
[0007]根据超声波电源输出电压和输出电流，生成电压方波和电流方波；
[0008]基于所述电流方波，当捕获到上升沿时从第一时基计数器获取第一计数值，当捕获到下降沿时从所述第一时基计数器获取第二计数值；以及，基于所述电压方波，当捕获到上升沿时从第二时基计数器获取第三计数值，当捕获到下降沿时从所述第二时基计数器获取第四计数值；其中，所述第一时基计数器在所述电流方波的下降沿以及同步信号的上升沿进行复位，所述第二时基计数器在所述电压方波的上升沿和下降沿，以及所述同步信号的上升沿进行复位；
[0009]根据所述第一计数值和所述第二计数值，计算获得所述电流方波的首个脉宽中点
对应的第一中点计数值；根据所述第三计数值和所述第四计数值，计算获得所述电压方波的首个脉宽中点对应的第二中点计数值；
[0010]根据所述第一中点计数值和所述第二中点计数值，获得所述输出电压和所述输出电流的相位差以及相位关系；根据所述相位差及所述相位关系，采用变步长方式进行频率跟踪。
[0011]可选的，所述根据所述第一计数值和所述第二计数值，计算获得所述电流方波的首个脉宽中点对应的第一中点计数值，包括：
[0012]若所述第一计数值大于所述第二计数值，则根据第一公式，计算获得所述第一中点计数值；所述第一公式为：
[0013]M1＝0.5*T1+T2
‑
Period
[0014]若所述第一计数数值不大于所述第二计数数值，则根据第二公式，计算获得所述第一中点计数值；所述第二公式为：
[0015]M1＝T1+0.5*(T2
‑
T1)
[0016]其中，Period为计数周期，T1为所述第一计数值，T2为所述第二计数值，M1为所述第一中点计数值。
[0017]可选的，所述根据所述第三计数值和所述第四计数值，计算获得所述电压方波的首个脉宽中点对应的第二中点计数值，包括：
[0018]根据第三公式，计算获得所述第二中点计数值；所述第三公式为：
[0019]M2＝T3+0.5*T4
[0020]其中，T3为所述第三计数数值，T4为所述第四计数数值，M2为所述第二中点计数值。
[0021]可选的，所述根据所述第一中点计数值和所述第二中点计数值，获得所述输出电压和所述输出电流的相位差，包括：
[0022]通过计算所述第一中点计数值和所述第二中点计数值求差后的绝对值，获得所述相位差。
[0023]可选的，所述根据所述第一中点计数值和所述第二中点计数值，获得相位关系，具体包括：
[0024]若所述第一中点计数值大于所述第二中点计数值，则确定所述输出电压的相位相比于所述输出电流的相位超前；
[0025]若所述第一中点计数值小于所述第二中点计数值，则确定所述输出电压的相位相比于所述输出电流的相位滞后；
[0026]若所述第一中点计数值与所述第二中点计数值相同，则确定所述输出电压的相位与所述输出电流的相位同步。
[0027]第二方面，本申请提供一种超声波电源频率调整装置，包括：
[0028]信号生成模块，用于根据超声波电源输出电压和输出电流，生成电压方波和电流方波；
[0029]信号捕获模块，用于基于所述电流方波，当捕获到上升沿时从第一时基计数器获取第一计数值，当捕获到下降沿时从所述第一时基计数器获取第二计数值；以及，基于所述电压方波，当捕获到上升沿时从第二时基计数器获取第三计数值，当捕获到下降沿时从所
述第二时基计数器获取第四计数值；其中，所述第一时基计数器在所述电流方波的下降沿以及同步信号的上升沿进行复位，所述第二时基计数器在所述电压方波的上升沿和下降沿，以及所述同步信号的上升沿进行复位；
[0030]数值计算模块，用于根据所述第一计数值和所述第二计数值，计算获得所述电流方波的首个脉宽中点对应的第一中点计数值；根据所述第三计数值和所述第四计数值，计算获得所述电压方波的首个脉宽中点对应的第二中点计数值；
[0031]频率跟踪模块，用于根据所述第一中点计数值和所述第二中点计数值，获得所述输出电压和所述输出电流的相位差以及相位关系；根据所述相位差及所述相位关系，采用变步长方式进行频率跟踪。
[0032]可选的，所述数值计算模块，具体用于：
[0033]若所述第一计数值大于所述第二计数值，则根据第一公式，计算获得所述第一中点计数值；所述第一公式为：
[0034]M1＝0.5*T1+T2
‑
Period
[0035]若所述第一计数数值不大于所述第二计数数值，则根据第二公式，计算获得所述第一中点计数值；所述第二公式为：
[0036]M1＝T1+0.5*(T2
‑
T1)
[0037]其中，Period为计数周期，T1为所述第一计数值，T2为所述第二计数值，M1为所述第一中点计数值。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波电源频率调整方法，其特征在于，包括：根据超声波电源输出电压和输出电流，生成电压方波和电流方波；基于所述电流方波，当捕获到上升沿时从第一时基计数器获取第一计数值，当捕获到下降沿时从所述第一时基计数器获取第二计数值；以及，基于所述电压方波，当捕获到上升沿时从第二时基计数器获取第三计数值，当捕获到下降沿时从所述第二时基计数器获取第四计数值；其中，所述第一时基计数器在所述电流方波的下降沿以及同步信号的上升沿进行复位，所述第二时基计数器在所述电压方波的上升沿和下降沿，以及所述同步信号的上升沿进行复位；根据所述第一计数值和所述第二计数值，计算获得所述电流方波的首个脉宽中点对应的第一中点计数值；根据所述第三计数值和所述第四计数值，计算获得所述电压方波的首个脉宽中点对应的第二中点计数值；根据所述第一中点计数值和所述第二中点计数值，获得所述输出电压和所述输出电流的相位差以及相位关系；根据所述相位差及所述相位关系，采用变步长方式进行频率跟踪。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一计数值和所述第二计数值，计算获得所述电流方波的首个脉宽中点对应的第一中点计数值，包括：若所述第一计数值大于所述第二计数值，则根据第一公式，计算获得所述第一中点计数值；所述第一公式为：M1＝0.5*T1+T2
‑
Period若所述第一计数数值不大于所述第二计数数值，则根据第二公式，计算获得所述第一中点计数值；所述第二公式为：M1＝T1+0.5*(T2
‑
T1)其中，Period为计数周期，T1为所述第一计数值，T2为所述第二计数值，M1为所述第一中点计数值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三计数值和所述第四计数值，计算获得所述电压方波的首个脉宽中点对应的第二中点计数值，包括：根据第三公式，计算获得所述第二中点计数值；所述第三公式为：M2＝T3+0.5*T4其中，T3为所述第三计数数值，T4为所述第四计数数值，M2为所述第二中点计数值。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一中点计数值和所述第二中点计数值，获得所述输出电压和所述输出电流的相位差，包括：通过计算所述第一中点计数值和所述第二中点计数值求差后的绝对值，获得所述相位差。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一中点计数值和所述第二中点计数值，获得相位关系，具体包括：若所述第一中点计数值大于所述第二中点计数值，则确定所述输出电压的相位相比于所述输出电流的相位超前；若所述第一中点计数值小于所述第二中点计数值，则确定所述输出电压的相位相比于所述输出电流的相位滞后；若所述第一中点计数值与所述第二中点计数值相同，则确定所述输出电压的相位与所
述输出电流的相位同步。6.一种超声波电源频率调整装置，其特征在于，包括：信号生成模块，用于根据超声波电源输出电压和输出电流，生成电压方波和电流方波；信号捕获模块，用于基于所述电流方波，当捕获到上升沿时从第一时基计数器获取第一计数值，当捕获到下降沿时从所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：付建伟，张祖之，
申请(专利权)人：北京大豪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：