Teholähde pietsosähköiselle toimilaitteelle

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Kostamo, Jari
dc.contributor.author Vanhalakka, Juha
dc.date.accessioned 2014-06-25T11:38:24Z
dc.date.available 2014-06-25T11:38:24Z
dc.date.issued 2014-06-16
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/13562
dc.description.abstract Tässä työssä tutkittiin teholähderatkaisuja korkeajännitepietsotoimilaitteelle. Tavoitteena oli saada pietsotoimilaitteen jännite muuttumaan -200 voltista 1000 volttiin ajassa 0.5 ms. Pietsotoimilaitteen lataamiseen vaadittavan suuren virran takia työssä tutkittiin vain jännitettä nostavia topologioita. Lineaarisen teholähteen hyötysuhde olisi ollut ratkaisevasti huonompi. Useita eri vaihtoehtoja simuloitiin SPICE -simulaatio-ohjelmistolla. Mittauksia varten suunniteltiin ja valmistettiin prototyypplaite, jotta voitiin tutkia teholähteen käyttäytymistä oikealla pietsokuormalla. Koska teholähteessä tehopuolijohdekomponenttien kytkentätaajuus valittiin välillä 50 - 100 kHz, oli piikarbidi MOSFET -kytkinten käyttö perusteltua. Pietsopinoa ohjattiin avoimessa ja suljetussa silmukassa. Testeissä käytettiin kokosiltahakkuria, jonka ulostulo oli biasoitu. Näin kokosillan koko jännitealue saatiin hyödynnettyä pietsopinon ohjauksessa. Avoimen silmukan ohjauksessa pystyttiin ohjaamaan pietsopino -190 voltista 950 volttiin 0,6 ms (10\% - 90\%). Muutosten aikana huippuvirta oli 36 ampeeria. Tavoitteet lähes täyttyivät jännitteiden ja muutosnopeuden osalta. Teholähteellä pystyttiin todentamaan, että pietsopinoa voidaan ohjata halutulla nopeudella. fi
dc.description.abstract This thesis presents a process of design, prototyping and testing of a power supply for high voltage piezoelectric actuator. And switch-mode converter topologies were examined while they provide better efficiency than their linear counter parts. The goal was to charge a piezoelectric stack from -200 V to 1000 V in under 0.5 ms. The most interesting topologies were simulated with SPICE-simulation software to gain knowledge and reference. A prototype device was designed and build in order to examine topologies with actual a piezoelectric actuator. Since the switching frequency of the converter was 50 - 100 kHz, high speed SiC MOSFET modules were utilized. The piezo stack was driven with open-loop and close-loop operation. A biased output full-bridge topology was used in actual measurements. In open-loop operation maximum output voltage difference of -190 to 950 V was reached while Rise and fall times (10 % - 90 %) was 0.6 ms. The peak current during transitions was 36 amperes. The requirements were almost reached and the power supply proved that the piezo stack actuator can be driven with such a high speeds. en
dc.format.extent 62 +10
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Teholähde pietsosähköiselle toimilaitteelle fi
dc.title Power Supply for Piezoelectic Actuator en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword piezoelectic en
dc.subject.keyword actuator en
dc.subject.keyword SiC en
dc.subject.keyword driver en
dc.subject.keyword pietso fi
dc.subject.keyword toimilaite fi
dc.subject.keyword piikarbiidi fi
dc.subject.keyword ohjauselektroniikka fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201501221262
dc.programme.major S3007 fi
dc.programme.mcode S3016 fi
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.contributor.supervisor Kyyrä, Jorma
dc.programme EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka fi
dc.location P1 fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account