發(fā)布時間：2017-07-18 16:22

  本文關鍵詞：纏繞式電脈沖水處理器負載特性及高頻電源的研制

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【摘要】：在生產(chǎn)和生活中,循環(huán)水中雜質成分會在管道內(nèi)壁結垢,進而腐蝕管道,水垢不僅加速了設備的老化,同時也增加了安全隱患。長期以來,人們對除防垢機理進行了大量的研究,發(fā)現(xiàn)電磁水處理法是一種高效的物理水處理方法,且具有操作簡單、綠色環(huán)保等優(yōu)點。但目前市場上的電磁水處理器因為輸出單一固定頻率、環(huán)境適應性差、輸出功率小等缺點,水垢處理效果并不理想。本文在針對現(xiàn)有的電磁水處理器的缺點,設計了一種纏繞式電脈沖水處理裝置,可以根據(jù)水質環(huán)境的變化實時的調整輸出正弦電磁場的頻率,且有效的提高了除防垢的效率。本文首先分析了纏繞式電脈沖水處理器的工作原理,建立了決定除垢效率的溶液感生電流的解析模型,根據(jù)等效電路列出微分方程組求出溶液感生電流,利用感生電流對溶液的做功平均功率來衡量水處理器的工作效率,得出了平均功率和激磁信號以及激磁線圈尺寸的函數(shù)關系。通過對水處理器的負載特性進行理論分析,并以此為依據(jù)確定裝置的技術指標。其次,本文選擇了電壓型逆變器作為高頻電源主電路結構,通過對水處理器高頻電源常用調功方式的特點進行分析和比較,提出了電流過零鎖相感性PWM方式的高頻電源更適合水處理器負載的特點,分析了基于電流過零鎖相感性PWM方式的高頻電源控制方式的實現(xiàn)原理和主電路換流過程。再次,根據(jù)技術指標分別從主電路和控制電路兩部分對水處理器進行設計和研制。通過對主電路中各電路拓撲選擇和器件參數(shù)分析進行研究,給出了水處理主電路的硬件設計,控制電路則主要以MC9S12XS128單片機為核心,配合CD4046鎖相環(huán)的頻率跟蹤技術,實現(xiàn)了水處理器實時輸出諧振頻率,功率調節(jié)和電源故障保護等功能。最后,本文設計了三組對照試驗,通過測量纏繞在加濕罐上的線圈電感值以及觀察水桶內(nèi)水體渾濁度來驗證除垢效果。試驗結果表明:本文設計的電脈沖水處理器裝置具有良好的除垢效果,且對環(huán)境的適應能力更強。
【關鍵詞】：電脈沖水處理器 感生電流 高頻電源 電流過零鎖相
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ085;TN86
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題來源10-11
• 1.1.1 工業(yè)用水現(xiàn)狀10
• 1.1.2 工業(yè)用水面臨的挑戰(zhàn)10-11
• 1.1.3 工業(yè)用水常規(guī)處理方法11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 化學水處理法11
• 1.2.2 物理水處理法11-14
• 1.2.3 纏繞式電脈沖水處理器的原理14-16
• 1.3 課題研究的目的和意義16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容16-17
• 1.5 本章小結17-18
• 第二章 纏繞式電脈沖水處理技術理論分析18-29
• 2.1 纏繞式電脈沖水處理器的工作原理18-19
• 2.2 系統(tǒng)數(shù)學模型建立19-20
• 2.3 溶液感生電流表達式的求解20-22
• 2.4 關鍵參數(shù)和平均功率的函數(shù)關系22-25
• 2.5 感生電流模型仿真驗證25-27
• 2.5.1 有限元法及ANSYS的簡單介紹25-26
• 2.5.2 基于ANSYS的電磁場建模分析26-27
• 2.6 纏繞式電脈沖水處理器的技術指標27-28
• 2.7 本章小結28-29
• 第三章 纏繞式電脈沖水處理器高頻電源的研究29-43
• 3.1 系統(tǒng)電源的組成結構29-30
• 3.2 逆變器的基本拓撲結構30-31
• 3.3 串聯(lián)諧振負載電路理論分析31-34
• 3.4 直流側調功方式的特點34-37
• 3.4.1 相控式整流電路34
• 3.4.2 PWM整流電路34-35
• 3.4.3 直流斬波電路35
• 3.4.4 逆變器的工作情況分析35-37
• 3.5 逆變側調功方式的特點37-42
• 3.5.1 脈沖密度調制（PDM）37
• 3.5.2 脈沖頻率調制（PFM）37-38
• 3.5.3 脈沖寬度調制（PWM）38-40
• 3.5.4 感性移相PWM調功方式理論分析40-42
• 3.5.4.1 感性移相PWM調功方式技術分析40-41
• 3.5.4.2 過零鎖相感性移相PWM換流過程分析41-42
• 3.6 本章小結42-43
• 第四章 纏繞式電脈沖水處理器主電路及控制設計43-66
• 4.1 主電路基本結構43
• 4.2 整流側主電路參數(shù)設計43-47
• 4.2.1 單相整流橋的設計43-44
• 4.2.2 濾波電路設計44-45
• 4.2.3 降壓斬波電路45-47
• 4.3 逆變側主電路設計47-51
• 4.3.1 逆變電路的選擇47
• 4.3.2 功率管的參數(shù)選擇47-48
• 4.3.3 驅動信號放大電路實現(xiàn)48-50
• 4.3.4 電磁轉換電路的器件參數(shù)50-51
• 4.4 纏繞式電脈沖水處理器控制電路51-52
• 4.5 鎖相環(huán)控制電路52-56
• 4.5.1 鎖相環(huán)的基本原理52
• 4.5.2 鎖相環(huán)的數(shù)學模型52-54
• 4.5.3 鎖相芯片CD4046的介紹54-55
• 4.5.4 CD4046頻率跟蹤測試波形55-56
• 4.6 基于CD4046的頻率跟蹤控制電路設計56-60
• 4.6.1 他激轉自激的啟動電路58
• 4.6.2 采樣電流的過零比較電路58-59
• 4.6.3 死區(qū)形成電路59-60
• 4.7 基于Freescale單片機的移相控制電路研究60-61
• 4.8 電源故障保護電路61-63
• 4.8.1 過流保護電路62
• 4.8.2 過壓保護電路62
• 4.8.3 過熱保護電路62
• 4.8.4 故障保護信號的處理62-63
• 4.9 控制系統(tǒng)整體程序框架63-66
• 第五章 纏繞式電脈沖水處理器效果試驗驗證66-71
• 5.1 實驗原理及過程66
• 5.2 實驗設計66-67
• 5.3 水處理器的樣機研制67-68
• 5.4 實驗記錄68-69
• 5.5 實驗分析及結論69-70
• 5.6 本章小結70-71
• 總結與工作展望71-73
• 圖表清單73-75
• 參考文獻75-78
• 在學研究成果78-79
• 致謝79

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本文編號：558630