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超声技术被广泛应用在工业生产中,如电子封装行业、超声加工行业等。一般大功率的超声设备必须具有匹配电路,但目前的匹配电路大多数采用静态匹配电路,而且是在系统没有加任何负载的情况下进行的研究。实际上,换能器在加工过程中,温度变化、负载变化和工具磨损等都会影响换能器参数改变,必然会导致静态匹配失调,这就会造成无功功率产生、振动幅度减小等问题。显然,静态匹配不适于大功率设备长期作业。因此,本文着手对超声系统进行动态调谐匹配研究。根据换能器的机电等效模型分析其电阻抗特性,对采用串联电感来抵消换能器容性特性的匹配电路进行研究。根据电路知识,推导出换能器等效参数与匹配参数的函数关系。用MATLAB分析得出换能器动态电阻参数变化对匹配参数值影响较大。利用MATLAB/Simulink平台,搭建仿真模型,分析换能器参数变化和匹配参数变化对相位差的影响,理论分析动态匹配电路的可行性。采用能够实现自动控制的数字式可调电感的动态匹配方案。基于STM32平台搭建动态匹配电路,根据动态匹配参数与换能器参数变化规律选择数字式电感的具体值。采用在线检测换能器阻抗,计算精度较高的过零比较法测量控制信号相位差,由ARM进行信息处理,控制继电器切换相应的匹配电感,实现对超声系统的实时动态匹配。采用模糊自适应PID控制器对动态匹配下的超声系统频率跟踪进行控制,提高系统动态匹配的准确性。基于MATLAB模糊工具箱和Simulink仿真平台,搭建基于动态匹配频率跟踪控制算法的Simulink仿真模型,仿真分析当系统切换不同电感时系统的频率跟踪速度可达到0.2 ms,提高了系统的频率跟踪速度,保证系统动态匹配效果。在完成硬件平台搭建和控制器仿真分析的基础上,对超声系统切换不同电感进行了试验,分别在空载和加负载情况下进行分析。实验证明,动态匹配电路能够满足系统参数变化时相位差仍保持在0 o,满足超声换能系统动态匹配目的,提高了大功率超声设备的工作效率。