本文關(guān)鍵詞：高壓脈沖殺菌電源關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：隨著人們生活水平的提高,其對(duì)食品的安全以及營(yíng)養(yǎng)的要求變得越來(lái)越高。傳統(tǒng)的熱處理殺菌法對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及口感風(fēng)味等均產(chǎn)生一定的副作用,因而近年來(lái)非熱處理殺菌正得到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。非熱處理殺菌中的高壓脈沖電場(chǎng)(Pulsed Electric Field,PEF)殺菌是一種新的冷殺菌技術(shù)。其具有良好的殺菌效果且殺菌處理時(shí)間短、能耗低以及溫升小等特點(diǎn),從而使高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)成為一項(xiàng)值得研究和推廣的食品殺菌技術(shù)。高壓脈沖殺菌電源主要由充電電路、放電電路以及控制電路三部分構(gòu)成。本文對(duì)高壓脈沖殺菌電源中的快速充電、高壓殺菌脈沖形成以及納秒級(jí)高壓觸發(fā)脈沖形成等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究。設(shè)計(jì)了諧振充電電路、殺菌脈沖形成網(wǎng)絡(luò)以及納秒級(jí)高壓觸發(fā)脈沖形成電路。本文提出采用充電管諧振充電的方式對(duì)脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(Pulse Forming Network,PFN)充電到預(yù)定電壓值,然后通過(guò)控制氫閘流管的導(dǎo)通使脈沖形成網(wǎng)絡(luò)對(duì)負(fù)載放電,從而在負(fù)載上獲得相應(yīng)的輸出脈沖,實(shí)現(xiàn)了電壓波形和頻率的改變。本文對(duì)主電路的設(shè)計(jì)方法以及參數(shù)計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并通過(guò)Pspice仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)以及參數(shù)計(jì)算的合理性。為了縮短氫閘流管的點(diǎn)火時(shí)間,形成滿足要求的高壓殺菌脈沖前沿,應(yīng)盡量提高氫閘流管柵極觸發(fā)脈沖前沿速率。本文從金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)選型、電路布局、儲(chǔ)能電容的選擇等方面來(lái)對(duì)氫閘流管觸發(fā)電路進(jìn)行研究設(shè)計(jì),分析各器件及寄生參數(shù)對(duì)其輸出脈沖前沿速率的影響。針對(duì)線型脈沖調(diào)制器輸出脈沖寬度難以大范圍連續(xù)調(diào)節(jié)的劣勢(shì),本文采用在脈沖形成網(wǎng)絡(luò)的始端和終端各連接一個(gè)氫閘流管,其中脈沖形成網(wǎng)絡(luò)始端所接開(kāi)關(guān)為電路主開(kāi)關(guān)VE1,終端所接開(kāi)關(guān)VE2調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度。通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖形成網(wǎng)絡(luò)終端所接開(kāi)關(guān)VE2相對(duì)于主開(kāi)關(guān)VE1的觸發(fā)延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)最終輸出脈沖寬度的變化,由此引起的線型脈沖調(diào)制器的負(fù)失配狀態(tài)由反峰電路解決。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明,可得到脈沖寬度1μs-2μs可調(diào)、頻率500Hz-1000Hz可調(diào)、脈沖前沿小于200ns的高壓脈沖,滿足高壓殺菌的要求。
【關(guān)鍵詞】：高壓脈沖電場(chǎng) 線型脈沖調(diào)制器 脈沖形成網(wǎng)絡(luò) 氫閘流管Pspice仿真
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN86
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 本論文研究工作背景與意義10-11
• 1.1.1 熱殺菌技術(shù)10
• 1.1.2 非熱殺菌技術(shù)10-11
• 1.2 高壓脈沖電場(chǎng)殺菌介紹11-13
• 1.2.1 高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)的發(fā)展及其機(jī)理研究11
• 1.2.2 PEF殺菌裝置11-12
• 1.2.3 PEF殺菌技術(shù)推廣亟待解決的問(wèn)題12-13
• 1.3 高壓脈沖發(fā)生器研究13-20
• 1.3.1 國(guó)外研究進(jìn)展13-16
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)高壓脈沖發(fā)生器的研究進(jìn)展16-17
• 1.3.3 PEF殺菌系統(tǒng)中高壓脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)要點(diǎn)17-20
• 1.4 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容20
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排20-22
• 第二章 高壓脈沖殺菌電源總體設(shè)計(jì)方案22-26
• 2.1 整體設(shè)計(jì)原則22
• 2.2 高壓脈沖殺菌電源總體結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3 高壓脈沖殺菌電源各部分功能23-24
• 2.3.1 高壓脈沖殺菌電源主電路23-24
• 2.3.2 高壓脈沖殺菌電源控制單元24
• 2.4 高壓脈沖殺菌電源仿真驗(yàn)證24
• 2.5 本章小結(jié)24-26
• 第三章 高壓脈沖殺菌電源主電路的設(shè)計(jì)26-42
• 3.1 充電電路設(shè)計(jì)26-35
• 3.1.1 高壓直流電源U028
• 3.1.2 脈沖形成網(wǎng)絡(luò)充電電壓以及充電回路電流28-29
• 3.1.3 脈沖形成網(wǎng)絡(luò)PFN29-31
• 3.1.4 充電電感LC31-32
• 3.1.5 開(kāi)關(guān)管及充電管的選擇32-35
• 3.1.6 反尖峰網(wǎng)絡(luò)L1R1和臨界阻尼網(wǎng)絡(luò)RcCc的設(shè)計(jì)35
• 3.2 放電回路設(shè)計(jì)35-40
• 3.2.1 放電過(guò)程36-38
• 3.2.2 輸出脈沖寬度調(diào)節(jié)38-39
• 3.2.3 反峰電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 第四章 高壓脈沖殺菌電源控制電路的研究與設(shè)計(jì)42-54
• 4.1 PWM控制電路42-45
• 4.2 PWM信號(hào)放大電路及驅(qū)動(dòng)電路45-47
• 4.3 氫閘流管觸發(fā)電路47-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 高壓脈沖殺菌電源仿真分析與部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-66
• 5.1 高壓脈沖殺菌電源仿真分析54-63
• 5.1.1 反尖峰網(wǎng)絡(luò)對(duì)充電電路影響的仿真分析55-57
• 5.1.2 脈沖形成網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)輸出脈沖影響的仿真分析57-59
• 5.1.3 反峰電路對(duì)電路影響的仿真分析59-60
• 5.1.4 輸出脈寬調(diào)節(jié)仿真分析60-61
• 5.1.5 輸出脈沖幅值仿真分析61-63
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果63-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 本文總結(jié)66
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)66-67
• 6.3 本文存在的不足67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 攻讀碩士期間取得的科研成果75-76

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本文編號(hào)：975366