交变磁场发生器在混凝净化水处理中的应用与研究

发布时间：2017-03-26 23:11

  本文关键词：交变磁场发生器在混凝净化水处理中的应用与研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电磁学是一门重要的现代学科,在许多领域都有着普遍的用途。物质特性.及其内能变化特征受电磁场的影响是该学科的重点研究内容。电磁学经过多年的研究发展,其在污水净化、生物工程、农学、医学等科学领域获得普遍的应用。其中电磁混凝在污水处理中的应用就是电磁学发展所衍生出的一种新兴技术,且污水净化效果比较显著。该论文阐述了混凝净化水处理技术的研究进展及电磁混凝净化水处理技术的基本原理,并详细介绍了交变磁化装置的设计过程。混凝净化水处理用交变磁场发生装置的设计总体分为输出磁场的磁路部分、激励磁场的电路部分、以及以DSP为控制核心的控制部分。本文选择导磁的铁氧体外绕线圈,作为输出磁场的磁头,其形状设计为中间开有空气隙的U型结构,选取导磁的铁氧体作为磁头的芯体,可以增强系统的磁场输出能力,并且有效的降低系统的功耗。电源工作时气隙中间产生均匀的交变磁场即为混凝剂磁化区。激励电路部分采用AC/DC/AC配有直流斩波功率调节的典型拓扑结构,逆变电路采用半桥型RLC串联谐振形式。采用改进的数字锁相环(DPLL)使逆变器工作在准谐振状态,确保电源电路安全稳定的工作。其中磁场的频率可调节范围：0-2KHz,磁场的强度可调节范围：0-50mT。本文重点阐述了混凝净化水处理用交变磁场发生器的设计过程,分析了主电路的设计方法及关键器件的选择,经过对中低频磁场理论的计算和分析,借鉴感应加热电源的设计方法,提出了适用于污水净化处理的特殊中低频磁场发生装置的设计方案。分章节对系统的主电路拓扑、控制策略、硬件电路和软件设计进行了详细的介绍。利用MATLAB/SIMULINK仿真软件搭建主电路,验证了主电路拓扑及参数设计的可行性。采用Ansoft Maxwell有限元仿真软件Maxwell 2D来进行二维磁场有限元分析,对磁路产生的磁场特性作了表征。通过Tek-TPS2024示波器测出实验波形并做了详细的分析。实验装置完成后,利用该装置进行了混凝净化水处理实验,对实验结果做了简要分析,并通过Origin9.0将所得数据绘制出相关图形。
【关键词】：电磁混凝 交变磁场 准谐振 锁相环 直流斩波 仿真分析
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O441
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 课题研究的背景及意义13-14
• 1.1.1 电磁混凝技术概述13-14
• 1.2 磁化技术的发展和现状14-18
• 1.3 本文主要研究的内容18-19
• 2 交变磁场发生器设计原理19-35
• 2.1 交变磁场发生器基本结构19
• 2.2 主电路设计19-28
• 2.2.1 串联型谐振负载分析20-22
• 2.2.2 电压型拓扑分析22-23
• 2.2.3 并联谐振负载分析23-26
• 2.2.4 电流型拓扑特性26-27
• 2.2.5 拓扑优缺点对比和选择27-28
• 2.3 磁路的分析与计算28-33
• 2.3.1 麦克斯韦方程28-33
• 2.4 交变磁场的仿真33-35
• 3 磁化装置的控制策略35-49
• 3.1 功率调节方式35-38
• 3.1.1 直流调功35-36
• 3.1.2 逆变调功36-38
• 3.2 直流斩波功率控制策略38-40
• 3.3 锁相环控制设计40-44
• 3.4 仿真及结果分析44-49
• 3.4.1 仿真主电路搭建44-45
• 3.4.2 驱动控制脉冲建模45-46
• 3.4.3 PLL建模46-47
• 3.4.4 仿真结果分析47-49
• 4 硬件电路设计49-61
• 4.1 总体方案49
• 4.2 主电路拓扑49-55
• 4.2.1 整流电路50-51
• 4.2.2 滤波电路51-52
• 4.2.3 直流斩波电路分析52-53
• 4.2.4 逆变电路参数设计53-54
• 4.2.5 吸收电路54-55
• 4.3 磁场输出子设计55-58
• 4.4 控制电路设计58-61
• 4.4.1 DSP电源电路的设计58
• 4.4.2 隔离驱动电路设计58-59
• 4.4.3 A/D采样电路及调理电路59-61
• 5 系统软件设计61-67
• 5.1 开发平台搭建61-65
• 5.1.1 主程序61-62
• 5.1.2 直流斩波功率调节62-63
• 5.1.3 AD采样子程序63
• 5.1.4 DPLL控制子程序63-64
• 5.1.5 PI控制子程序64-65
• 5.2 人机界面设计65-67
• 6 实验及结果分析67-75
• 6.1 实验平台搭建67-71
• 6.1.1 实验结果分析68-71
• 6.2 磁化水处理实验71-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 作者简介及读研期间主要科研成果83

【相似文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李祥;交变磁场发生器在混凝净化水处理中的应用与研究[D];安徽理工大学;2016年

  本文关键词：交变磁场发生器在混凝净化水处理中的应用与研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：269512