基于STM32的双超声压缩系统电源研制及实验研究

发布时间：2017-04-23 13:11

  本文关键词：基于STM32的双超声压缩系统电源研制及实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源是人类活动的重要物质基础,随着工业化进程的加快,中国对能源消费的需求越来越大,50%以上的消耗量依赖进口,使得中国能源安全问题尤为凸显。新能源和可再生能源产业未来发展空间巨大。在可再生能源生产中,生物质能占有很大的比重。纤维素燃料(cellulosic biofuels)是最具前景的生物燃料之一,可以利用丰富的农作物秸秆、林业加工废料、废纸、城市垃圾等纤维素生物质(cellulosic biomass)制造出来。研究表明,超声压缩制备生物质较之传统方法,能大幅提高生物质密度、强度、抗冲击性、预处理效率,且降低了成本。显然,在整个超声压缩纤维素生物质的过程中,超声波电源是影响生物质压缩效果的重要因素之一。因此,本文结合性能优良的STM32单片机和DDS芯片AD9850,设计了一台数字化超声电源,最大程度上简化电源的电路结构,提高超声电源的稳定性、可靠性。首先,根据超声电源的功能要求对电源作了总体方案的设计。分析确定了适合本超声波电源的控制器件、逆变器形式及PWM控制方案。最终确定了以STM32为控制核心的总体方案。其次,根据总体方案的设计,对超声波电源的硬件系统进行了设计。包括整流滤波电路、BUCK斩波电路、逆变电路、反馈电路、驱动电路并设计制作了高频变压器。再次,设计了基于STM32的超声电源控制系统。包括STM32最小系统、DDS模块、死区控制模块、相位检测模块及过流过热保护模块,以及相应的程序设计。最后,完成了超声电源PCB板的绘制、打样、焊接、调试,并使用本文研制的超声电源,在实验室研制的双超声压缩机床上进行了实验研究。实验结果表明：各工艺参数对压块密度的影响程度由大到小为：预压力、含水率、压缩时间,能获得最大压块密度的工艺参数为：预压力为0.4MPa、压缩时间为60s、含水率为5%；各工艺参数对质量损失率的影响程度由大到小为：含水率、预压力、压缩时间,能获得最小质量损失率的工艺参数为：预压力为0.3MPa、压缩时间为90s、含水率为15%。
【关键词】：超声压缩 超声波电源 频率自动跟踪 STM32 DDS
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB559;TN86
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• Contents11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题研究背景及意义14-16
• 1.1.1 课题研究背景14-15
• 1.1.2 课题研究的意义15-16
• 1.2 超声电源的发展现状及发展趋势16-18
• 1.3 课题研究概况18-20
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 课题研内容18-20
• 第二章 超声电源的总体设方案设计20-28
• 2.1 超声电源的原理20
• 2.2 整流滤波电路20-21
• 2.3 逆变电路21-24
• 2.4 PWM控制方案的选择24
• 2.5 超声电源的总体方案24-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第三章 超声电源的主电路设计计算28-42
• 3.1 整流滤波电路28-29
• 3.2 BUCK斩波电路29-31
• 3.3 驱动电路31-33
• 3.4 逆变电路及吸收电路33-35
• 3.5 高频变压器的设计35-39
• 3.6 匹配电路39-41
• 3.6.1 调谐匹配39-40
• 3.6.2 阻抗匹配40-41
• 3.7 本章小结41-42
• 第四章 超声电源的控制电路设计42-60
• 4.1 STM32芯片介绍及其外围电路42
• 4.1.1 STM32芯片介绍42
• 4.2 STM32外围电路42-49
• 4.2.1 STM32最小系统42-44
• 4.2.2 辅助电源44-45
• 4.2.3 程序下载及仿真接口45-46
• 4.2.4 按键接口46-47
• 4.2.5 TFT液晶接口47-49
• 4.3 DDS技术及芯片AD9850应用电路49-52
• 4.4 死区形成电路52-54
• 4.5 采样电路54
• 4.6 相位检测电路54-56
• 4.7 电流真有效值采样电路56-57
• 4.8 过流及过热保护电路57-58
• 4.9 本章小结58-60
• 第五章 控制系统程序设计60-72
• 5.1 开发工具60-62
• 5.1.1 软件环境60-61
• 5.1.2 调试工具61-62
• 5.2 程序设计62-71
• 5.2.1 初始化62-64
• 5.2.2 AD9850的控制程序64-68
• 5.2.3 电流真有效值AD采样68-69
• 5.2.4 PWM输入捕捉鉴相信号69-70
• 5.2.5 频率跟踪70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 实验验证及分析72-80
• 6.1 压缩装置72-73
• 6.2 电源实验73-74
• 6.3 双超声压缩实验74-78
• 6.3.1 含水率对生物质压块密度的影响74-76
• 6.3.2 含水率对生物质压块的抗跌碎性能的影响76
• 6.3.3 正交实验76-78
• 6.4 本章小结78-80
• 结论与展望80-82
• 参考文献82-86
• 攻读学位期间发表论文86-88
• 致谢8

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