search query: @keyword piezoelectic / total: 1
reference: 1 / 1
« previous | next »
Author:Vanhalakka, Juha
Title:Power Supply for Piezoelectic Actuator
Teholähde pietsosähköiselle toimilaitteelle
Publication type:Master's thesis
Publication year:2014
Pages:ix + 58 s. + liitt. 4      Language:   eng
Department/School:Sähkötekniikan korkeakoulu
Main subject:Tehoelektroniikka   (S3016)
Supervisor:Kyyrä, Jorma
Instructor:Kostamo, Jari
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201501221262
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  1621   | Archive
Keywords:piezoelectic
actuator
SiC
driver
pietso
toimilaite
piikarbiidi
ohjauselektroniikka
Abstract (eng):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.
Abstract (fin):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.
ED:2014-08-03
INSSI record number: 49496
+ add basket
« previous | next »
INSSI