基于移相控制的电流型并联谐振臭氧发生器电源的研究

发布时间：2017-10-03 17:43

  本文关键词：基于移相控制的电流型并联谐振臭氧发生器电源的研究

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【摘要】：本文在广泛阅读大量国内外文献和研究相关技术的基础上,选取了以移相PWM控制的电流型全桥并联谐振式DBD型臭氧发生电源为研究对象,从电路移相模态、电源移相调节特性和电路设计三个方面,对相应的关键技术进行了系统的分析和研究。本文主要工作如下：1、对两种电流型全桥并联谐振式DBD型臭氧发生电源电路拓扑结构及工作过程进行了详细的分析,并对比了两种电路之间的优缺点,最终选择了移相PWM控制的由逆阻型IGBT组成的电流型并联谐振全桥电路作为主要研究对象。2、采用时域分析法得到了负载非线性时域分析模型,对相应的放电单元工作过程进行了详细分析,并研究了移相PWM控制电流型全桥并联谐振式DBD型臭氧电源系统的移相调节特性,推导了放电功率与移相角之间的通用公式,得到了不同负载结构的臭氧发生器的放电功率与移相角的关系曲线。3、采用基波分析法得到了正弦电压源供电的DBD型发生器的基波分析模型,该模型可将负载等效为一个连续变化的RC并联的非线性基波分析模型,在该数学模型的基础上又对电路的工作特性进行了系统研究,同样得到了臭氧发生器放电功率与移相角之间的关系曲线。4、设计研制了一台额定功率为220W的电流源型并联谐振DBD臭氧发生器,并进行了有效的实验研究,在硬件电路设计上,详细分析了电源整流电路、逆变电路、高频变压器和控制系统的设计过程与结果。5、在控制算法上,采用软件频率跟踪控制技术使负载电压与逆变输出电流始终保持在固定相角范围内,使逆变器工作在准谐振状态,以获取较高的电源功率因数、提高系统效率；采用逆变器输出电压PID闭环控制调节移相角的大小,实现放电功率的控制。文中详细分析了电压、电流采集调理与保护电路、驱动电路的设计以及控制系统的软件实现。6、通过实验与理论分析结果进行对比,验证了分析与设计的正确性,系统运行稳定可靠,具有很好的应用价值。
【关键词】：介质阻挡放电 臭氧发生器 并联谐振 移相调节特性 时域分析法 基波分析法 设计方法
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-23
• 1.1 臭氧的应用及生成方法14-15
• 1.1.1 臭氧的应用14-15
• 1.1.2 臭氧的生成方法15
• 1.2 介质阻挡放电臭氧发生器原理及组成15-16
• 1.2.1 介质阻挡放电原理15-16
• 1.2.2 臭氧发生器系统的基本组成16
• 1.3 臭氧电源的国内外研究现状16-20
• 1.3.1 电压型谐振电源拓扑17
• 1.3.2 电流型谐振电源拓扑17-20
• 1.4 臭氧电源功率调节方式20-21
• 1.4.1 直流调功20-21
• 1.4.2 逆变调功21
• 1.5 本文的研究内容及论文结构21-23
• 1.5.1 本文研究内容与创新点21-22
• 1.5.2 论文结构22-23
• 第2章 电路拓扑结构及模态分析23-35
• 2.1 臭氧发生器等效负载23
• 2.2 逆阻型IGBT组成的并联谐振全桥电路23-29
• 2.2.1 逆阻型IGBT介绍23-24
• 2.2.2 电路拓扑结构介绍24
• 2.2.3 移相PWM原理及模态分析24-27
• 2.2.4 仿真分析27-29
• 2.3 带辅助开关换相的并联谐振全桥电路29-33
• 2.3.1 电路拓扑结构介绍29
• 2.3.2 PWM控制策略及模态分析29-32
• 2.3.3 仿真分析32-33
• 2.4 两种电路优缺点分析33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 主电路工作特性数学分析35-48
• 3.1 时域分析法35-42
• 3.1.1 时域分析法的介绍35
• 3.1.2 放电单元工作模态分析35-37
• 3.1.3 模态分析及等效电路微分方程37-39
• 3.1.4 主要电气参量的求解39-40
• 3.1.5 功率调节特性分析40-42
• 3.2 基波分析法42-47
• 3.2.1 基波分析法的介绍42-43
• 3.2.2 并联负载谐振式DBD电源中的相关波形分析43
• 3.2.3 并联谐振臭氧发生器基波模型43-44
• 3.2.4 并联谐振臭氧发生器基波等效电路44-45
• 3.2.5 臭氧发生器调节特性分析45-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第4章 臭氧发生电源硬件电路设计48-57
• 4.1 臭氧发生电源总体设计48
• 4.2 整流电路设计48-51
• 4.2.1 整流滤波电路设计48-49
• 4.2.2 不可控整流电路的选择49-50
• 4.2.3 整流输出滤波电容50-51
• 4.3 整流输出滤波电感的设计51-52
• 4.4 逆变电路设计52-53
• 4.4.1 逆变桥臂开关选择52-53
• 4.4.2 吸收回路设计53
• 4.5 并联补偿电感及变压器设计53-56
• 4.5.1 并联补偿电感设计53-54
• 4.5.2 变压器参数设计54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 控制系统设计57-67
• 5.1 控制系统设计方案57
• 5.2 主控芯片介绍57
• 5.3 移相脉冲的生成57-58
• 5.4 模拟数据采集及处理58-60
• 5.5 电压PID闭环控制60
• 5.6 频率跟踪控制技术60-62
• 5.7 信号采样调理电路与检测电路设计62-65
• 5.7.1 直流母线电流的采样测量电路63
• 5.7.2 臭氧发生器负载电压测量63-64
• 5.7.3 负载电压过零点检测电路64
• 5.7.4 它激转自激电路64-65
• 5.8 逆阻型IGBT驱动电路设计65-66
• 5.9 过压保护电路设计66
• 5.10 本章小结66-67
• 第6章 实验结果及分析67-71
• 6.1 实验平台67
• 6.2 介质阻挡等效电路参数测试67-68
• 6.3 测试波形及结果分析68-70
• 6.4 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 附录A (攻读硕士期间所发表的学术论文)79-80
• 附录B (攻读硕士期间所参与科研项目)80

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本文编号：965857