面向NO轉(zhuǎn)化的介質(zhì)阻擋放電負(fù)載建模與電源設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，氮氧化合物污染控制技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注。其中大氣壓介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體氧化轉(zhuǎn)化法，因其轉(zhuǎn)化效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、易于維護(hù)等特點(diǎn)而備受重視。
　　電壓源諧振變換器是大氣壓介質(zhì)阻擋放電系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但由于常用的負(fù)載等效模型尚有缺陷，相同功率下電源電氣參數(shù)對(duì)NO轉(zhuǎn)化效果的影響尚未完全明晰，限制了電壓源諧振交換器的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和工程應(yīng)用。為此，本文從介質(zhì)阻擋放電負(fù)載等效模型入手，對(duì)負(fù)載等效模型建立、負(fù)

2、載等效參數(shù)提取、變壓器寄生參數(shù)對(duì)電源性能的影響、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與電源性能優(yōu)化等幾個(gè)方面展開(kāi)了深入的研究。
　　首先，本文建立了介質(zhì)阻擋放電分段模型。在詳細(xì)分析介質(zhì)阻擋放電負(fù)載模型等效機(jī)理的基礎(chǔ)上，根據(jù)介質(zhì)表面電荷積累對(duì)負(fù)載內(nèi)電場(chǎng)的影響，將放電階段的介質(zhì)等效電容進(jìn)行拆分，建立了一種分段等效模型，并給出了基于李薩茹圖形的模型參數(shù)計(jì)算方法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在短間隙條件下，分段模型比傳統(tǒng)鉗位模型更能精確地描述介質(zhì)阻擋放電的狀態(tài)切換。
　　其次

3、，針對(duì)負(fù)載等效模型參數(shù)隨工況變化而非線性變化的特點(diǎn)，本文提出了基于遺傳算法優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，用于負(fù)載等效模型參數(shù)提取。實(shí)驗(yàn)表明，該模型在全局工況內(nèi)能準(zhǔn)確地進(jìn)行負(fù)載等效參數(shù)提取，有助于縮短電源設(shè)計(jì)周期，提高不同工況下電源的設(shè)計(jì)精度。同時(shí)，為了提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理效率，本文給出了基于李薩茹圖形法的介質(zhì)阻擋放電功率數(shù)值計(jì)算方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用數(shù)值計(jì)算方法與采用人工計(jì)算結(jié)果較為吻合，可以用于大規(guī)模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理。
　　然后，基于分段負(fù)

4、載模型，本文給出了帶分段負(fù)載模型的斷續(xù)電壓源諧振變換器的狀態(tài)運(yùn)行軌跡與關(guān)鍵參數(shù)，分析了高頻變壓器寄生電容和漏感對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并給出了在變壓器原邊側(cè)串聯(lián)補(bǔ)償電感的補(bǔ)償方法。基于此本文設(shè)計(jì)并搭建了一臺(tái)500W電源樣機(jī)，并重點(diǎn)給出了高頻變壓器和補(bǔ)償電感的設(shè)計(jì)與工程實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)對(duì)比系統(tǒng)仿真波形和電源實(shí)驗(yàn)波形，證明了本文理論分析與設(shè)計(jì)的合理性。
　　最后，本文針對(duì)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)并搭建了用于NO轉(zhuǎn)化研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，系統(tǒng)地研究了氣體環(huán)境

5、條件、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和恒功率下電源參數(shù)對(duì)NO轉(zhuǎn)化和NO2生成量的影響。實(shí)驗(yàn)表明:一定范圍內(nèi)降低O2含量有利于提高NO的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低NO2生成量;在適當(dāng)?shù)姆烹姽β氏拢龃蠓磻?yīng)區(qū)間長(zhǎng)度，降低電極間距有利于NO轉(zhuǎn)化，但會(huì)造成NO2生成量的升高;相同功率下電源輸出頻率控制在25kHz左右有利于NO轉(zhuǎn)化;相同功率下電源放電時(shí)間比越低NO轉(zhuǎn)化率越高，但過(guò)低的放電時(shí)間比會(huì)增大電源開(kāi)關(guān)管電流應(yīng)力，增加電源成本;若要控制NO2生成量，減小后續(xù)脫除環(huán)節(jié)的壓