灭菌用双极性方波高压脉冲电源研制
发布时间：2022-01-04 06:29
随着人们物质生活水平的提升,消费者对食品安全及质量的要求也越来越高,高压脉冲电场灭菌技术（PEF）作为非热力灭菌技术凭借其灭菌时间极短、能耗低、温升小、无污染、穿透性好等优点获得了实验室的广泛研究。但用于液体（牛奶、啤酒等）灭菌的双极性高压脉冲方波装置还是极少的,本文为液体灭菌试验研制了一款能产生双极性方波的高压脉冲发生器,并且该发生器还能实现脉冲重复频率、脉冲宽度、脉冲幅值三项均可调。本文首先介绍了以灭菌技术为背景的高压脉冲电场灭菌技术（PEF）及其所需的各部分装置,并对其中主要部件——高压脉冲发生器进行了国内外研究现状分析。通过对目前常见的脉冲发生器工作原理和拓扑结构的分析,确定了本套装置的基本原理基于Marx电路。同时通过对目前常见开关器件的分析,确定了本套装置选取IGBT模块作为开关器件。进行了脉冲发生器整体结构框图的设计,脉冲发生器由主电路和控制电路组成,主电路由高压直流电源、脉冲形成电路、处理室（负载）组成;控制电路由信号发生电路、大功率IGBT驱动电路组成。对主电路进行设计,通过对现有双极性电路相关技术的研究,提出了两种新型双极性脉冲形成电路,将电路中开关元件耐压值、损耗...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
逆变/变压器型高压脉冲发生器原理图
第1章绪论-3-联结构，这个方波脉冲发生器的峰值为15kV、脉冲重复频率250Hz~30kHz，在工程上得到了广泛的应用。在2001年，H.A.Prins等人搭建了一个可以产生双极性方波的脉冲电源，其电压幅值2kV~10kV，重复峰值电流200A，脉宽0~99us可调，最大峰值功率2MW，频率1000Hz[25]。采用新的脉冲形成方式，将每组30个、两组共60个IGBT串联均压，该发生器的原理如图1-2所示。图1-2固态开关型高压脉冲发生器原理图Fig.1-2Schematicdiagramofthesolid-statehigh-voltagepulsegenerator2006年，ZiweiLiang[26]等通过两次升压的方式，搭建了一个峰值30kV，频率200Hz的高压脉冲发生器，其发生器主电路结构如图1-3所示。图1-3多级升压型高压脉冲发生器原理图Fig.1-3Schematicdiagramofthemultilevel-boosthigh-voltagepulsegenerator发生器的原理是：110V的交流电经过第一个变压器的升压作用，其值上升到一定高度。再经过C0、C1、L1组成的一个PEN，将电压再一次升高，最后经过波形调理电路对波形进行优化处理，最终输出想要的波形。G.Donsi等[27]于2007年设计了一个产生指数波的脉冲发生器，其系统主电路示意图如图1-4所示。
第1章绪论-3-联结构，这个方波脉冲发生器的峰值为15kV、脉冲重复频率250Hz~30kHz，在工程上得到了广泛的应用。在2001年，H.A.Prins等人搭建了一个可以产生双极性方波的脉冲电源，其电压幅值2kV~10kV，重复峰值电流200A，脉宽0~99us可调，最大峰值功率2MW，频率1000Hz[25]。采用新的脉冲形成方式，将每组30个、两组共60个IGBT串联均压，该发生器的原理如图1-2所示。图1-2固态开关型高压脉冲发生器原理图Fig.1-2Schematicdiagramofthesolid-statehigh-voltagepulsegenerator2006年，ZiweiLiang[26]等通过两次升压的方式，搭建了一个峰值30kV，频率200Hz的高压脉冲发生器，其发生器主电路结构如图1-3所示。图1-3多级升压型高压脉冲发生器原理图Fig.1-3Schematicdiagramofthemultilevel-boosthigh-voltagepulsegenerator发生器的原理是：110V的交流电经过第一个变压器的升压作用，其值上升到一定高度。再经过C0、C1、L1组成的一个PEN，将电压再一次升高，最后经过波形调理电路对波形进行优化处理，最终输出想要的波形。G.Donsi等[27]于2007年设计了一个产生指数波的脉冲发生器，其系统主电路示意图如图1-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态Marx发生器研究进展[J]. 刘克富. 高电压技术. 2015(06)
[2]电力电子器件及其应用的现状和发展[J]. 钱照明. 变频器世界. 2014 (09)
[3]功率半导体器件与功率集成技术的发展现状及展望[J]. 孙伟锋,张波,肖胜安,苏巍,成建兵. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[4]整流滤波电容的设计与选用方法研究[J]. 董振旗,赵巍辉,刘耀辉,刘鹏. 电子设计工程. 2012(14)
[5]高压脉冲电场设备及其在食品非热处理中的应用[J]. 张若兵,陈杰,肖健夫,廖小军,王黎明,关志成. 高电压技术. 2011(03)
[6]几种全固态刚管调制器的对比[J]. 黄军,戴广明,田为. 现代雷达. 2010(03)
[7]辐照技术在肉制品杀菌保鲜中的应用[J]. 段鑫,欧杰,李柏林. 食品科学. 2010(01)
[8]基于2ED300C17-S的IGBT驱动电路研究[J]. 安华,王力,张骅,都东. 电焊机. 2009(06)
[9]加法器结构的大功率固态脉冲调制器的研究[J]. 杨景红,郑新,钱锰. 现代雷达. 2009(04)
[10]超声波在食品杀菌中的研究现状[J]. 栗星,包海蓉. 农业工程技术(农产品加工业). 2008(06)
博士论文
[1]用于高压脉冲电场杀菌的IGBT串联型高压脉冲发生器研究[D]. 余琳.浙江大学 2012
[2]大功率固态开关在脉冲功率应用中的特性研究[D]. 王冬冬.复旦大学 2011
[3]高导电性液体食品高压脉冲电场灭菌技术研究[D]. 李家辉.哈尔滨理工大学 2010
硕士论文
[1]高压电脉冲灭菌实验研究[D]. 金雪剑.中国工程物理研究院 2016
[2]高压脉冲电场杀菌装备中脉冲升压型高压脉冲发生器研究[D]. 江婷婷.浙江大学 2014
[3]脉冲电场灭菌用高压方波脉冲电源的研制[D]. 李玉龙.哈尔滨理工大学 2014
[4]容性负载下全固态脉冲源的特性研究[D]. 李柳霞.复旦大学 2013
[5]液体食品灭菌装置用高压固态开关的研究[D]. 米贺.哈尔滨理工大学 2012
[6]非接触电能传输系统控制技术研究与实现[D]. 王小霞.重庆大学 2009
[7]Blumlein型纳秒脉冲发生器的研制[D]. 莫登斌.重庆大学 2007
[8]基于计算机控制的高压脉冲发生器的研究[D]. 应雪正.浙江大学 2006
[9]脉冲电场杀菌机理及试验装置研究[D]. 张喜海.东北农业大学 2005
本文编号：3567852
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
逆变/变压器型高压脉冲发生器原理图
第1章绪论-3-联结构，这个方波脉冲发生器的峰值为15kV、脉冲重复频率250Hz~30kHz，在工程上得到了广泛的应用。在2001年，H.A.Prins等人搭建了一个可以产生双极性方波的脉冲电源，其电压幅值2kV~10kV，重复峰值电流200A，脉宽0~99us可调，最大峰值功率2MW，频率1000Hz[25]。采用新的脉冲形成方式，将每组30个、两组共60个IGBT串联均压，该发生器的原理如图1-2所示。图1-2固态开关型高压脉冲发生器原理图Fig.1-2Schematicdiagramofthesolid-statehigh-voltagepulsegenerator2006年，ZiweiLiang[26]等通过两次升压的方式，搭建了一个峰值30kV，频率200Hz的高压脉冲发生器，其发生器主电路结构如图1-3所示。图1-3多级升压型高压脉冲发生器原理图Fig.1-3Schematicdiagramofthemultilevel-boosthigh-voltagepulsegenerator发生器的原理是：110V的交流电经过第一个变压器的升压作用，其值上升到一定高度。再经过C0、C1、L1组成的一个PEN，将电压再一次升高，最后经过波形调理电路对波形进行优化处理，最终输出想要的波形。G.Donsi等[27]于2007年设计了一个产生指数波的脉冲发生器，其系统主电路示意图如图1-4所示。
第1章绪论-3-联结构，这个方波脉冲发生器的峰值为15kV、脉冲重复频率250Hz~30kHz，在工程上得到了广泛的应用。在2001年，H.A.Prins等人搭建了一个可以产生双极性方波的脉冲电源，其电压幅值2kV~10kV，重复峰值电流200A，脉宽0~99us可调，最大峰值功率2MW，频率1000Hz[25]。采用新的脉冲形成方式，将每组30个、两组共60个IGBT串联均压，该发生器的原理如图1-2所示。图1-2固态开关型高压脉冲发生器原理图Fig.1-2Schematicdiagramofthesolid-statehigh-voltagepulsegenerator2006年，ZiweiLiang[26]等通过两次升压的方式，搭建了一个峰值30kV，频率200Hz的高压脉冲发生器，其发生器主电路结构如图1-3所示。图1-3多级升压型高压脉冲发生器原理图Fig.1-3Schematicdiagramofthemultilevel-boosthigh-voltagepulsegenerator发生器的原理是：110V的交流电经过第一个变压器的升压作用，其值上升到一定高度。再经过C0、C1、L1组成的一个PEN，将电压再一次升高，最后经过波形调理电路对波形进行优化处理，最终输出想要的波形。G.Donsi等[27]于2007年设计了一个产生指数波的脉冲发生器，其系统主电路示意图如图1-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态Marx发生器研究进展[J]. 刘克富. 高电压技术. 2015(06)
[2]电力电子器件及其应用的现状和发展[J]. 钱照明. 变频器世界. 2014 (09)
[3]功率半导体器件与功率集成技术的发展现状及展望[J]. 孙伟锋,张波,肖胜安,苏巍,成建兵. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[4]整流滤波电容的设计与选用方法研究[J]. 董振旗,赵巍辉,刘耀辉,刘鹏. 电子设计工程. 2012(14)
[5]高压脉冲电场设备及其在食品非热处理中的应用[J]. 张若兵,陈杰,肖健夫,廖小军,王黎明,关志成. 高电压技术. 2011(03)
[6]几种全固态刚管调制器的对比[J]. 黄军,戴广明,田为. 现代雷达. 2010(03)
[7]辐照技术在肉制品杀菌保鲜中的应用[J]. 段鑫,欧杰,李柏林. 食品科学. 2010(01)
[8]基于2ED300C17-S的IGBT驱动电路研究[J]. 安华,王力,张骅,都东. 电焊机. 2009(06)
[9]加法器结构的大功率固态脉冲调制器的研究[J]. 杨景红,郑新,钱锰. 现代雷达. 2009(04)
[10]超声波在食品杀菌中的研究现状[J]. 栗星,包海蓉. 农业工程技术(农产品加工业). 2008(06)
博士论文
[1]用于高压脉冲电场杀菌的IGBT串联型高压脉冲发生器研究[D]. 余琳.浙江大学 2012
[2]大功率固态开关在脉冲功率应用中的特性研究[D]. 王冬冬.复旦大学 2011
[3]高导电性液体食品高压脉冲电场灭菌技术研究[D]. 李家辉.哈尔滨理工大学 2010
硕士论文
[1]高压电脉冲灭菌实验研究[D]. 金雪剑.中国工程物理研究院 2016
[2]高压脉冲电场杀菌装备中脉冲升压型高压脉冲发生器研究[D]. 江婷婷.浙江大学 2014
[3]脉冲电场灭菌用高压方波脉冲电源的研制[D]. 李玉龙.哈尔滨理工大学 2014
[4]容性负载下全固态脉冲源的特性研究[D]. 李柳霞.复旦大学 2013
[5]液体食品灭菌装置用高压固态开关的研究[D]. 米贺.哈尔滨理工大学 2012
[6]非接触电能传输系统控制技术研究与实现[D]. 王小霞.重庆大学 2009
[7]Blumlein型纳秒脉冲发生器的研制[D]. 莫登斌.重庆大学 2007
[8]基于计算机控制的高压脉冲发生器的研究[D]. 应雪正.浙江大学 2006
[9]脉冲电场杀菌机理及试验装置研究[D]. 张喜海.东北农业大学 2005
本文编号：3567852
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3567852.html
