题目：基于PWM脉宽控制的能量回收式压电陶瓷驱动器的研究

现代科技的发展将微动系统的研究推向了前沿，基于压电效应的压电陶瓷致动器不仅能够克服传统的液压式，电磁式等执行器惯性大，结构复杂，响应慢，可靠性欠缺等不足，具有分辨率高，响应快，热损低，机械结构简单等优点，是一种理想的微位移原件，被广泛应用于精密微位移控制定位系统中。压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷的位移控制系统。目前市场及科研机构所应用的线性放大式驱动电源普遍存在效率低，功耗大的问题，限制了压电陶瓷微位移致动器在机电领域的应用。因此，高效能的压电陶瓷驱动器具有非常重要的研究价值。本文提出一种基于PWM（Pulse Width Modulation）脉宽控制的能量回收式压电陶瓷驱动电源，实现高精度高动态响应的要求，克服目前压电陶瓷驱动电源功耗大、效率低的不足。该驱动电源主要由PWM信号发生器，高压MOS驱动，功率放大和能量回收单元组成。PWM信号发生器控制MOS管的通断，实现功率端的放大输出；输出端采取匹配电感与压电陶瓷构成LC谐振能量回收结构，将高压PWM信号解调成放大的驱动信号，同时起到能量回收的作用。通过电压、电流双闭环反馈控制，有效消除迟滞和蠕变对压电陶瓷位置控制精度精度和频宽的影响。实验表明，该驱动电源可有效降低电能损耗，具有良好的动态应用效果，其脉冲升压时间小于1ms，电路无明显热损耗，具有稳定的驱动输出信号。本文同时设计了压电陶瓷能量回收电路，结合PWM脉宽控制技术，将LC谐振回路加载至其输出端，一方面完成PWM信号解调，一方面可将放电过程中的放电电荷以磁场能的形式储存在电感之中。经过仿真和实验测试对电感进行匹配，得到优化的输出端原件参数组合。并通过实验测试了能量回收电路的节能效果，与实验室原陶瓷驱动器相比，可以节能20%到30%的能量。