本文關(guān)鍵詞：基于等離子體的煙氣凈化系統(tǒng)的研究

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【摘要】：基于現(xiàn)有的電除塵器對空氣中的PM2.5等細小顆粒物吸收效率較低的現(xiàn)狀,本文提出了利用脈沖等離子體除塵的方案。首先,從電除塵的原理著手,以電除塵效率計算公式為依據(jù),著重分析粒子荷電凝并、粒子直徑以及電場強度與除塵效率之間的關(guān)系,得出了在粒子達到飽和荷電量之前,除塵效率與粒子荷電量、收塵場強和粒子直徑成正比關(guān)系：當粒子達到飽和荷電量之后,除塵效率與收塵場強和粒子直徑成正比關(guān)系。再由荷電場強和收塵場強分別與二次電壓峰值和最小值成正比關(guān)系,最終得出了提高電除塵器電源二次電壓的峰值和最小值以及粒子之間的凝并效率可以提高電除塵器的除塵效率的結(jié)論。然后,分別從脈沖峰值電壓、脈沖重復頻率以及脈沖上升時間等方面討論了PM2.5等細小顆粒物在有直流基壓的脈沖電場中的荷電凝并效果,得出：提高脈沖峰值電壓可以提高粉塵粒子的荷電量；粒子荷電量的增加可以提高電凝并系數(shù),進而擴大粒子直徑,大大提高除塵效率；選擇合適的脈沖頻率可以獲得最佳脈沖峰值電壓和電凝并效率,進而提高除塵效率；減少脈沖上升時間,可以提高脈沖峰值電壓和脈沖電流的幅值,改善除塵效率,提高電源的利用率。因而,本文設計了一種35kV直流基壓疊加峰值為35kV脈沖的直流疊加脈沖電源。電源主電路設計主要包括35kV直流電源、35kV脈沖電源的設計以及耦合疊加電路的設計。主電路重點對串聯(lián)諧振充電電路、脈沖形成電路以及耦合疊加電路的工作原理進行分析。計算了主要元器件的理論參數(shù),通過MATLAB搭建仿真模型,進行參數(shù)調(diào)節(jié)和驗證上述理論分析。在電源控制系統(tǒng)中采用DSP TMS320F28335作為控制單元對高壓直流電源和脈沖電源的工作狀態(tài)進行實時控制。通過采樣交流側(cè)和直流側(cè)的電壓和電流信號,再經(jīng)過處理后送入DSP控制串聯(lián)諧振電路的觸發(fā)脈沖,實現(xiàn)對輸出直流電源和脈沖電源的控制�？刂葡到y(tǒng)硬件電路主要包括DSP外圍電路、信號采集和調(diào)理電路、電平轉(zhuǎn)換電路以及IGBT驅(qū)動電路。控制系統(tǒng)軟件設計主要包括PWM波的數(shù)字控制、FIR數(shù)字濾波器以及數(shù)字PID的控制算法。最后通過實驗測試了單相、三相、高頻以及脈沖供電時的二次電壓波形,還測試了發(fā)生火花閃絡時電壓的變化,通過對比現(xiàn)場采集的除塵前后的顆粒物含量的數(shù)據(jù),驗證了在直流疊加脈沖供電方式下可以獲得更高的除塵效率。
【關(guān)鍵詞】：PM2.5 除塵效率 電凝并 直流疊加脈沖
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X701.2
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 電除塵技術(shù)的發(fā)展11-12
• 1.3 電除塵器供電電源的發(fā)展12-14
• 1.4 脈沖等離子體技術(shù)在電除塵技術(shù)中的應用14-16
• 1.5 論文主要工作16-18
• 2 基于不同供電方式下的電除塵基本理論的研究18-34
• 2.1 電除塵基本過程及相關(guān)物理量的計算18-23
• 2.2 電除塵器除塵效率的分析23-28
• 2.3 不同供電方式下的除塵效率的研究28-33
• 2.3.1 單相高壓直流電源供電28-29
• 2.3.2 三相高壓直流供電29-30
• 2.3.3 高頻高壓直流電源供電30-31
• 2.3.4 直流疊加脈沖供電31-32
• 2.3.5 四種供電方式的比較32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 脈沖電源參數(shù)對除塵效率的影響34-42
• 3.1 脈沖峰值電壓對粒子荷電量的影響34-35
• 3.2 脈沖重復頻率對電凝并效率的影響35-36
• 3.3 脈沖上升沿時間與峰值電壓和電暈電流之間的關(guān)系36-38
• 3.4 直流疊加脈沖電源在實際中的應用38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 4 直流疊加脈沖電源主電路設計42-64
• 4.1 高壓直流電源的原理分析42-52
• 4.1.1 三相橋式整流電路的分析42-44
• 4.1.2 串聯(lián)諧振充電電路的分析44-52
• 4.2 脈沖電源的分析52-55
• 4.2.1 脈沖電源主電路的分析52-53
• 4.2.2 脈沖形成電路的分析53-55
• 4.3 耦合電路的分析55-57
• 4.4 仿真分析57-63
• 4.4.1 串聯(lián)諧振充電模塊仿真57-59
• 4.4.2 脈沖波形仿真59-62
• 4.4.3 直流疊加脈沖波形仿真62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 直流疊加脈沖電源控制系統(tǒng)的設計64-84
• 5.1 直流疊加脈沖電源控制系統(tǒng)的硬件設計64-72
• 5.1.1 F28335最小系統(tǒng)電源65
• 5.1.2 晶振與復位電路65-66
• 5.1.3 通信模塊66-67
• 5.1.4 信號采集和調(diào)理電路67-69
• 5.1.5 電平轉(zhuǎn)換電路和IGBT驅(qū)動電路69-70
• 5.1.6 抗干擾設計70-72
• 5.2 直流疊加脈沖電源控制系統(tǒng)的軟件設計72-83
• 5.2.1 PID控制的原理72-76
• 5.2.2 數(shù)字PID控制器的設計76-78
• 5.2.3 FIR數(shù)字濾波器的設計78-81
• 5.2.4 控制系統(tǒng)軟件設計81-83
• 5.3 本章小結(jié)83-84
• 6 實驗波形及數(shù)據(jù)84-90
• 7 總結(jié)與展望90-92
• 參考文獻92-94
• 附錄94-98
• 作者簡歷98-102
• 學位論文數(shù)據(jù)集102

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