本文關鍵詞：DBD型臭氧發(fā)生器高頻高壓電源研究與設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：臭氧因其無污染、低危害、綠色環(huán)保等特點受到人們的重視程度越來越高,臭氧在工業(yè)上各個領域得到廣泛的應用。然而,制備臭氧技術還不成熟,目前國內臭氧發(fā)生器電源多采用工頻市電通過變壓器升壓的方案或者是電源功率因素很低的硬開關技術開環(huán)逆變方案,使得整個電源系統(tǒng)具有工作效率很低和抗干擾性差的問題。針對臭氧發(fā)生器電源的應用問題進行研究極具價值。以30kW/11kHz的高頻高壓臭氧發(fā)生器電源為研究對象,采用介質阻擋放電法(DBD:Dielectric Barrier Discharge)臭氧發(fā)生技術,以提高臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)量為目的,針對電源系統(tǒng)工作效率低和抗干擾能力差的問題,從頻率自動跟蹤、功率閉環(huán)控制和軟開關技術三個方面進行研究。首先,設計了一種基于DSP(TMS320F28035)的移相PWM的設計方案,確定以三相不可控整流、全橋IGBT逆變和串聯(lián)諧振負載放電室為臭氧發(fā)生器電源的主回路。其次,采用PID(比例積分微分控制)和DPLL(數(shù)字鎖相環(huán))相結合的閉環(huán)控制策略,對臭氧發(fā)生器電源系統(tǒng)進行MATLAB/SIMULINK平臺仿真建模。再次,在仿真的基礎上實現(xiàn)了以TMS320F28035為控制核心的控制系統(tǒng)的驅動電路及相關硬件電路的設計。再次,采集負載放電室的端電壓和電流信號,經(jīng)過TMS320F28035芯片的模塊化設計,分別實現(xiàn)了4路帶死區(qū)的PWM控制脈沖、軟件鎖相環(huán)、PID控制的移相PWM功率調節(jié)、故障診斷等軟件程序流程設計,搭建實驗平臺,進行綜合調試。最后,對整個臭氧發(fā)生器逆變電源進行硬件電路測試和軟件程序測試,硬件電路測試了電源系統(tǒng)各個功能模塊,軟件功能測試了PWM驅動脈沖波形、頻率跟蹤波形、PWM移相控制逆變橋輸出電壓和輸出電流波形、負載輸出電壓和輸出電流波形,以及整個臭氧發(fā)生器電源系統(tǒng)的功能測試。仿真和實驗結果表明,實現(xiàn)了軟開關技術、頻率自動跟蹤和功率自動調節(jié),提高了臭氧發(fā)生器電源系統(tǒng)的功率因素,解決了電源系統(tǒng)能耗過高的問題,確保了臭氧發(fā)生器電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,驗證了該方案的可行性和有效性。
【關鍵詞】：臭氧發(fā)生器電源 DBD 軟開關 頻率跟蹤 移相PWM DSP
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN86
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 DBD型臭氧發(fā)生器電源研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-11
• 1.3 課題主要研究內容與創(chuàng)新點11-12
• 1.4 課題所做工作及結構安排12-13
• 第二章 臭氧發(fā)生器電源設計方案總述13-29
• 2.1 臭氧發(fā)生器電源基礎理論13-17
• 2.1.1 臭氧制備方法及負載等效結構13-14
• 2.1.2 臭氧產(chǎn)量影響因素分析14-16
• 2.1.3 電源系統(tǒng)功率調節(jié)方法分析16-17
• 2.2 電源系統(tǒng)整體設計方案17-21
• 2.2.1 電源系統(tǒng)總體結構設計18
• 2.2.2 電源系統(tǒng)功能分析18-19
• 2.2.3 電源系統(tǒng)閉環(huán)控制方案設計19-21
• 2.3 電源系統(tǒng)SIMULINK建模與仿真結果分析21-27
• 2.3.1 驅動控制脈沖建模22-24
• 2.3.2 頻率自動跟蹤建模24
• 2.3.3 PID功率調節(jié)建模24-25
• 2.3.4 仿真結果及分析25-27
• 2.4 本章小結27-29
• 第三章 電源系統(tǒng)硬件設計29-43
• 3.1 主回路硬件設計29-33
• 3.1.1 主電路基本拓撲結構29-30
• 3.1.2 整流濾波參數(shù)設計30-32
• 3.1.3 預充放電電路設計32
• 3.1.4 逆變橋電路參數(shù)設計32-33
• 3.1.5 升壓變壓器參數(shù)設計33
• 3.2 控制系統(tǒng)硬件設計33-42
• 3.2.1 TMS320F28035最小系統(tǒng)模塊34-36
• 3.2.2 逆變橋PWM驅動模塊36
• 3.2.3 信號調理模塊36-38
• 3.2.4 通訊模塊38-39
• 3.2.5 故障檢測與保護模塊39-40
• 3.2.6 系統(tǒng)狀態(tài)顯示模塊40-41
• 3.2.7 輔助電源設計41-42
• 3.3 本章小結42-43
• 第四章 電源系統(tǒng)DSP軟件設計43-53
• 4.1 軟件總體設計思路43-44
• 4.2 PWM驅動信號軟件實現(xiàn)44-45
• 4.3 模擬量采集與處理軟件實現(xiàn)45-46
• 4.4 故障診斷與狀態(tài)顯示程序46-49
• 4.5 頻率跟蹤軟件實現(xiàn)49-51
• 4.6 功率調節(jié)軟件實現(xiàn)51-52
• 4.7 本章小結52-53
• 第五章 電源系統(tǒng)測試及結果分析53-61
• 5.1 硬件電路測試53-55
• 5.2 軟件測試實驗波形55-58
• 5.2.1 PWM驅動信號波形測試55-56
• 5.2.2 移相控制波形測試56-57
• 5.2.3 頻率跟蹤測試57-58
• 5.3 系統(tǒng)整體測試58-59
• 5.4 實驗結果分析59-60
• 5.5 本章小結60-61
• 第六章 結論與展望61-63
• 6.1 主要結論61-62
• 6.2 研究展望62-63
• 參考文獻63-65
• 附錄A65-67
• 在學期間的研究成果67-68
• 致謝68

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