基于等离子体的烟气净化系统的研究

发布时间：2017-07-18 03:02

  本文关键词：基于等离子体的烟气净化系统的研究

  更多相关文章： PM2.5 除尘效率 电凝并 直流叠加脉冲

【摘要】：基于现有的电除尘器对空气中的PM2.5等细小颗粒物吸收效率较低的现状,本文提出了利用脉冲等离子体除尘的方案。首先,从电除尘的原理着手,以电除尘效率计算公式为依据,着重分析粒子荷电凝并、粒子直径以及电场强度与除尘效率之间的关系,得出了在粒子达到饱和荷电量之前,除尘效率与粒子荷电量、收尘场强和粒子直径成正比关系：当粒子达到饱和荷电量之后,除尘效率与收尘场强和粒子直径成正比关系。再由荷电场强和收尘场强分别与二次电压峰值和最小值成正比关系,最终得出了提高电除尘器电源二次电压的峰值和最小值以及粒子之间的凝并效率可以提高电除尘器的除尘效率的结论。然后,分别从脉冲峰值电压、脉冲重复频率以及脉冲上升时间等方面讨论了PM2.5等细小颗粒物在有直流基压的脉冲电场中的荷电凝并效果,得出：提高脉冲峰值电压可以提高粉尘粒子的荷电量；粒子荷电量的增加可以提高电凝并系数,进而扩大粒子直径,大大提高除尘效率；选择合适的脉冲频率可以获得最佳脉冲峰值电压和电凝并效率,进而提高除尘效率；减少脉冲上升时间,可以提高脉冲峰值电压和脉冲电流的幅值,改善除尘效率,提高电源的利用率。因而,本文设计了一种35kV直流基压叠加峰值为35kV脉冲的直流叠加脉冲电源。电源主电路设计主要包括35kV直流电源、35kV脉冲电源的设计以及耦合叠加电路的设计。主电路重点对串联谐振充电电路、脉冲形成电路以及耦合叠加电路的工作原理进行分析。计算了主要元器件的理论参数,通过MATLAB搭建仿真模型,进行参数调节和验证上述理论分析。在电源控制系统中采用DSP TMS320F28335作为控制单元对高压直流电源和脉冲电源的工作状态进行实时控制。通过采样交流侧和直流侧的电压和电流信号,再经过处理后送入DSP控制串联谐振电路的触发脉冲,实现对输出直流电源和脉冲电源的控制。控制系统硬件电路主要包括DSP外围电路、信号采集和调理电路、电平转换电路以及IGBT驱动电路。控制系统软件设计主要包括PWM波的数字控制、FIR数字滤波器以及数字PID的控制算法。最后通过实验测试了单相、三相、高频以及脉冲供电时的二次电压波形,还测试了发生火花闪络时电压的变化,通过对比现场采集的除尘前后的颗粒物含量的数据,验证了在直流叠加脉冲供电方式下可以获得更高的除尘效率。
【关键词】：PM2.5 除尘效率 电凝并 直流叠加脉冲
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701.2
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 电除尘技术的发展11-12
• 1.3 电除尘器供电电源的发展12-14
• 1.4 脉冲等离子体技术在电除尘技术中的应用14-16
• 1.5 论文主要工作16-18
• 2 基于不同供电方式下的电除尘基本理论的研究18-34
• 2.1 电除尘基本过程及相关物理量的计算18-23
• 2.2 电除尘器除尘效率的分析23-28
• 2.3 不同供电方式下的除尘效率的研究28-33
• 2.3.1 单相高压直流电源供电28-29
• 2.3.2 三相高压直流供电29-30
• 2.3.3 高频高压直流电源供电30-31
• 2.3.4 直流叠加脉冲供电31-32
• 2.3.5 四种供电方式的比较32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 脉冲电源参数对除尘效率的影响34-42
• 3.1 脉冲峰值电压对粒子荷电量的影响34-35
• 3.2 脉冲重复频率对电凝并效率的影响35-36
• 3.3 脉冲上升沿时间与峰值电压和电晕电流之间的关系36-38
• 3.4 直流叠加脉冲电源在实际中的应用38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 直流叠加脉冲电源主电路设计42-64
• 4.1 高压直流电源的原理分析42-52
• 4.1.1 三相桥式整流电路的分析42-44
• 4.1.2 串联谐振充电电路的分析44-52
• 4.2 脉冲电源的分析52-55
• 4.2.1 脉冲电源主电路的分析52-53
• 4.2.2 脉冲形成电路的分析53-55
• 4.3 耦合电路的分析55-57
• 4.4 仿真分析57-63
• 4.4.1 串联谐振充电模块仿真57-59
• 4.4.2 脉冲波形仿真59-62
• 4.4.3 直流叠加脉冲波形仿真62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 直流叠加脉冲电源控制系统的设计64-84
• 5.1 直流叠加脉冲电源控制系统的硬件设计64-72
• 5.1.1 F28335最小系统电源65
• 5.1.2 晶振与复位电路65-66
• 5.1.3 通信模块66-67
• 5.1.4 信号采集和调理电路67-69
• 5.1.5 电平转换电路和IGBT驱动电路69-70
• 5.1.6 抗干扰设计70-72
• 5.2 直流叠加脉冲电源控制系统的软件设计72-83
• 5.2.1 PID控制的原理72-76
• 5.2.2 数字PID控制器的设计76-78
• 5.2.3 FIR数字滤波器的设计78-81
• 5.2.4 控制系统软件设计81-83
• 5.3 本章小结83-84
• 6 实验波形及数据84-90
• 7 总结与展望90-92
• 参考文献92-94
• 附录94-98
• 作者简历98-102
• 学位论文数据集102

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本文编号：555708