功率超声电源为超声加工系统提供高频交流电,在超声焊接、超声切割等领域有着广泛应用。而超声加工对超声电源的频率、功率等参数有着精准的要求,因此超声电源需要具有频率精确控制、自动调节功率等功能。而当环境及工况改变时,也需要对超声电源的控制参数进行调整。设计一套功率超声电源的远程监控系统,实现电源实时数据的在线监测,可以及时发现出现的生产问题,避免超声加工系统长期处于不良工况,延长器具寿命;针对换能器负载、器具变化等工况改变的情况,可以远程迅速实现相关控制参数的重新整定,降低技术人员负担,减少生产企业的停工损失。本文的研究内容包括:1.向超声电源移植以太网技术,搭建网络通信电路。选择C/S和B/S相结合的远程监控拓扑模型。针对超声电源无操作系统的控制特点,选择移植Lw IP协议栈,利用内置通信接口实现支持多设备接入的远程监控功能。2.分析了超声换能器的等效电路及其导纳关系,选择反谐振频率作为控制目标。引入增量式PID控制算法并分析PID控制参数对超声电源输出信号的影响,提出改善超声换能器工作状态的比例系数调整方法。3.设计了超声电源输出信号反馈系统和主控架构。利用电流互感器、数字式鉴相器等构造采样电路,实现对输出电信号的电流、电压和相位差的精准测量。并设计了两片STM32F407系列微控制器的超声电源主控电路,在软件上配置相关STM32集成的外设,实现对采集信号的模数转换和对逆变模块的控制PWM的实时调整。再设计了一种改进后的SPI通信方法,通过增加外部状态线,按照预设状态表实现双机无差错的SPI通信。4.搭建超声电源远程监控系统的实验平台,并设计和进行了相关实验。对信号的反馈系统实验表明,改进后的测量方法能准确快速地将输出信号进行采集和模数转换。对数据的通信和控制实验表明,STM32在新SPI通信方法下数据交换准确,用户能通过多种设备实现超声电源的远程监控,且能迅速、精确地远距离调整超声电源控制参数。本文创新点如下:分析功率超声电源的基础理论,提出利用增量式PID算法控制反谐振频率f_a的控制方法,并结合超声换能器阻抗特性实现PID控制参数的远程整定;设计双STM32F407芯片协同配合的超声电源主控架构,并提出一种改进SPI通信方法以实现双机稳定通信。