功率超声技术是利用超声波的能量特性使负载的材料状态、性质发生变化的应用技术,是超声学中一个重要的研究方向,在航空航天、航海、工业生产以及生物工程等领域应用广泛。功率超声驱动系统是各类超声设备的核心部件,直接影响着超声设备的性能和使用寿命。在工业和生活中,超声清洗因其使用方便,清洗效率高,效果好而应用广泛。本文针对智能化超声清洗的需求,对功率超声驱动系统的阻抗匹配,自适应频率和功率控制方法进行了研究,主要研究内容和完成的工作包括:1、基于国内外研究现状,对功率超声驱动系统的关键技术进行了分析;针对系统的研制指标需求,设计了功率超声驱动系统的总体方案。2、针对阻抗匹配随负载变化而失效的问题,基于LC匹配的超声换能器等效模型,设计了一种改进的LC匹配电路;基于匹配器件谐振频率,对模型进行量化分析,获得LC最优匹配参数。仿真结果表明,换能器工作在串联谐振频率时,所设计的匹配电路可有效提高功率超声驱动系统输出功率的稳定性。3、针对换能器谐振频率漂移的问题,提出了一种基于双电流反馈的换能器串联谐振频率高精度快速跟踪方法;利用换能器及匹配电容电流的有效值及两者相位差确定换能器的串联谐振频率,并结合二分法扫频,实现换能器串联谐振频率的高精度快速跟踪,在匹配失调、负载变化的情况下仍可以精确跟踪换能器的串联谐振频率。4、对驱动信号频率及开关电容滤波器中心频率进行联合控制,实现换能器串联谐振频率的实时跟踪;使用硬件乘法器直接获得系统的有功功率,利用基于自适应单神经元PID的功率控制方法,实现了系统有功功率的恒定输出控制。5、搭建了系统的实验平台,实验结果表明,改进的LC匹配方法可以提高系统输出功率并有效的耐受负载的波动;基于双电流反馈的换能器串联谐振频率高精度快速跟踪方法可在100ms内完成频率的跟踪且频率跟踪精度可达20Hz;自适应功率控制方法可以实现恒有功功率输出,并且针对负载的变化功率输出偏差可在10%以内。