【摘要】：近些年,工業(yè)現(xiàn)代化的飛速發(fā)展導(dǎo)致環(huán)境污染問題愈演愈烈,其危害人類健康的同時,也進一步束縛了經(jīng)濟的可持續(xù)化增長。為了應(yīng)對環(huán)境污染,各種工業(yè)除塵技術(shù)如雨后春筍般不斷涌現(xiàn),其中靜電除塵技術(shù)以較高的除塵效率、較少的電能損耗和較小的體積等優(yōu)勢脫穎而出,成為除塵技術(shù)領(lǐng)域中的焦點。靜電除塵設(shè)備的除塵效果是由供電電源所決定的,性能優(yōu)異的靜電除塵電源能夠更大程度提升靜電除塵器的除塵效率,并減少對電網(wǎng)的污染。本文依托“江蘇省科技支撐項目”這一科技創(chuàng)新平臺,與鎮(zhèn)江天力變壓器廠共同合作研制出一種新型的高頻大功率靜電除塵電源設(shè)備,并深入研究了高頻除塵電源LCC(串并聯(lián)諧振變換器)建模分析與設(shè)計,以及一種新型的LCC控制策略—脈沖移相頻率調(diào)制(Pulse Shift Frequency Modulation,PSFM),它能夠有效減少電源電路的損耗,并提升了高頻電源系統(tǒng)的整體性能。具體研究內(nèi)容如下:首先,本文闡述了靜電除塵高頻電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并分別對主電路和控制電路的工作方式進行了論述,然后著重介紹高頻電源的主電路設(shè)計,并對其各部分器件的結(jié)構(gòu)、工作原理以及型號選取做了詳細說明。其次,本文詳細介紹了高頻靜電除塵電源控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作過程,然后對DSP主控電路、模擬數(shù)字調(diào)理電路、IGBT驅(qū)動電路以及電源電路的設(shè)計過程做了細致的說明,并給出了相關(guān)電路的測試結(jié)果。最后,對模擬、數(shù)字電路部分做了集成化設(shè)計,并使用DSP+FPGA控制系統(tǒng)對原有DSP+CPLD控制系統(tǒng)進行升級,用于提升高頻電源控制系統(tǒng)的整體性能。再次,本文詳細介紹了高頻電源控制系統(tǒng)主程序的軟件設(shè)計流程,然后分別說明了主程序各個功能環(huán)節(jié)的程序設(shè)計流程,如:系統(tǒng)初始化、自檢程序、火花檢測程序、閃絡(luò)判斷程序、電壓控制程序、故障信號處理以及降壓振打程序等,并對電壓控制和火花控制的原理及實施方式進行詳細闡述,最終構(gòu)建出一個完整的控制系統(tǒng)軟件體系。最后,利用本文設(shè)計的高頻電源產(chǎn)品樣機進行現(xiàn)場帶負載實驗,得到相關(guān)參數(shù)波形,驗證了高頻電源硬件和軟件設(shè)計的合理性。接著,本文研究了高頻靜電除塵電源LCC建模分析與設(shè)計。首先闡述了高頻靜電除塵電源LCC的電路拓撲,并詳細說明了LCC電流連續(xù)模式(Current Continuous Mode,CCM)下的工作方式,然后基于基波分析法對LCC建立準確的數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合實際工程的技術(shù)指標,設(shè)計了一套LCC工程應(yīng)用參數(shù),最后采用MATLAB軟件對設(shè)計的LCC參數(shù)進行仿真驗證,控制策略采用基于PID的脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulation,PFM),仿真結(jié)果表明了LCC設(shè)計的合理性,能滿足實際工程要求,且控制效果較好,能夠用于指導(dǎo)高頻靜電除塵電源樣機的現(xiàn)場實驗調(diào)試。最后,本文深入研究了一種新型的PSFM控制策略。首先詳細闡述了PSFM的原理,對PSFM控制下的LCC工作方式進行了詳細說明,然后著重介紹了PSFM的穩(wěn)定性分析、實現(xiàn)方法以及PSFM與PFM電源系統(tǒng)的損耗比較,并使用MATLAB對PSFM控制系統(tǒng)進行仿真,且依次增加PID和模糊PID控制器用于優(yōu)化高頻電源的控制效果,結(jié)果表明PSFM控制策略的合理性和有效性。最后,本文將PSFM移植到高頻電源控制系統(tǒng)中,完成了對電源輸出電壓的精準控制,其可行性推動了PSFM控制策略在實際工程中的運用。通過與企業(yè)的合作,本文設(shè)計的高頻靜電除塵電源設(shè)備已通過了現(xiàn)場帶負載試驗,并得到了電源系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的實驗波形。實驗結(jié)果表明了電源系統(tǒng)的各方面性能均達到了設(shè)計指標的要求,證明本文所研究內(nèi)容的實用性和合理性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X701.2;TP273

【參考文獻】

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本文編號：2253415