随着电力电力技术的发展,超声技术在各个领域得到了广泛的应用,而超声电源能够为各种超声设备提供能量,因此需求也更加急切。本文在传统超声电源的基础上结合数字化技术,实现一种数字化控制的高性能超声电源。本文的主要研究内容如下:(1)分析了超声换能器的负载匹配特性,分析对比了串联和并联两种匹配方式下的匹配参数的区别,确定了采用串联匹配的方式,并利用MATLAB软件对该种匹配方式下系统耦合振荡进行分析。针对静态匹配方式存在的缺陷,提出匹配电感动态调节和频率跟踪两种动态匹配方式,对比分析后选用频率跟踪方案作为超声电源的动态匹配方式。(2)通过对比分析确定了超声电源的整流方案设计和逆变方案设计,在功率控制方面,对比了几种常见的调功方式,采用了 PS-PWM调功技术作为本文的功率控制方法,并结合软开关技术来降低器件损耗,实现了功率的连续调节。(3)介绍了带延时补偿环节的锁相环结构和数学模型,分析了两种锁相环的实现方式:模拟锁相环和数字锁相环,并最终确定了变步长数字锁相环的控制策略。(4)根据超声电源结构,对系统的硬件电路,包括采样电路,驱动电路,死区电路,鉴相电路和电流有效值检测电路等进行了设计,然后对系统的软件程序也进行了设计,包括谐振频率搜索程序和频率跟踪程序。最后,在MATLAB中对超声电源系统的频率跟踪和功率调节控制策略搭建了仿真模型,仿真结果表明本设计能够很好地实现频率跟踪和系统输出功率的调节。随后利用STM32芯片搭建实验平台,实验结果表明系统频率跟踪效果良好,也验证了本文采用的变步长控制略的正确性与可行性。