Teholähde pietsosähköiselle toimilaitteelle

Simple item page
dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorKostamo, Jari 
dc.contributor.authorVanhalakka, Juha 
dc.contributor.schoolSähkötekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorKyyrä, Jorma 
dc.date.accessioned2014-06-25T11:38:24Z
dc.date.available2014-06-25T11:38:24Z
dc.date.issued2014-06-16 
dc.description.abstractTässä 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.abstractThis 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.extent62 +10 
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/13562
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201501221262
dc.language.isoenen
dc.locationP1fi
dc.programmeEST - Elektroniikka ja sähkötekniikkafi
dc.programme.majorS3007fi
dc.programme.mcodeS3016fi
dc.rights.accesslevelopenAccess
dc.subject.keywordpiezoelecticen
dc.subject.keywordactuatoren
dc.subject.keywordSiCen
dc.subject.keyworddriveren
dc.subject.keywordpietsofi
dc.subject.keywordtoimilaitefi
dc.subject.keywordpiikarbiidifi
dc.subject.keywordohjauselektroniikkafi
dc.titleTeholähde pietsosähköiselle toimilaitteellefi
dc.titlePower Supply for Piezoelectic Actuatoren
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöen
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digifolderAalto_69085
local.aalto.idinssi49496
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
master_Vanhalakka_Juha_2014.pdf
Size:
2.25 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
Collections
[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC