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板式换热器具有传热效率高、占地面积小、组装灵活等优点,所以在生活中的使用越来越广泛。板式换热器除垢方法有化学方法和物理方法,其中化学清理法采用含有一定化学成分的液体对换热版进行清洗,这种方法除垢效果比较好,但是容易腐蚀板片,减少换热器寿命,污染环境。而物理方法目前主要采用超声波除垢的方式,将超声波换能器安装于板式换热器上,通过机械振动清除污垢。这种方法虽然不会腐蚀板片,但由于各板片之间有密封胶垫,使得超声波无法均匀传播到每个板片上,达不到除垢的目的。因此本文针对上述不足,进行一系列分析和研究,设计了一种水浸式大功率的磁致伸缩超声波换能器,不仅满足板式换热器除垢的要求,还能保护板片不受伤害,提高除垢效率,延长换热器使用寿命。由于驱动电路控制换能器能量输出的大小,因此换能器驱动电路的作用显得尤为突出,换能器的工作状态更是受到驱动电路优劣的直接影响。因此有必要针对我所设计的水浸式大功率磁致伸缩超声波换能器,研究和设计其驱动电路。 本文从对磁致伸缩换能器的性能开始剖析,经过对其电路理论的探究,得出了其谐振附近的等效电路。进而对其等效匹配电路和阻抗电路进行分析,最后我认为换能器是会呈现感性阻抗的特征的。我通过实验,来对并联匹配电路和串联匹配电路进行了深入的比较,最终决定选用串联谐振匹配电路。经过理论分析,主电路设计和控制电路选用STM32F103ZET6主控芯片。它包含整流电路,全桥逆变电路和阻抗匹配电路,并设计用于保护开关管的保护电路。我在本文中将为大家介绍系统硬件电路的拓扑结构以及控制系统的控制流程,并编写了主程序,经过本文中的一系列实验,验证出了本文所研究的驱动电路拥有良好的输出特性,并且这还能使得换能器在谐振频率下工作良好。