面向NO轉(zhuǎn)化的介質(zhì)阻擋放電負載建模與電源設計方法研究.pdf

1、近年來，隨著環(huán)保形勢的日益嚴峻，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、設備簡單、易于維護等特點而備受重視。
　　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)。但由于常用的負載等效模型尚有缺陷，相同功率下電源電氣參數(shù)對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計、優(yōu)化和工程應用。為此，本文從介質(zhì)阻擋放電負載等效模型入手，對負載等效模型建立、負

2、載等效參數(shù)提取、變壓器寄生參數(shù)對電源性能的影響、系統(tǒng)實驗與電源性能優(yōu)化等幾個方面展開了深入的研究。
　　首先，本文建立了介質(zhì)阻擋放電分段模型。在詳細分析介質(zhì)阻擋放電負載模型等效機理的基礎(chǔ)上，根據(jù)介質(zhì)表面電荷積累對負載內(nèi)電場的影響，將放電階段的介質(zhì)等效電容進行拆分，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)計算方法。經(jīng)實驗驗證，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、，針對負載等效模型參數(shù)隨工況變化而非線性變化的特點，本文提出了基于遺傳算法優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，用于負載等效模型參數(shù)提取。實驗表明，該模型在全局工況內(nèi)能準確地進行負載等效參數(shù)提取，有助于縮短電源設計周期，提高不同工況下電源的設計精度。同時，為了提高實驗數(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)值計算方法。實驗結(jié)果表明，采用數(shù)值計算方法與采用人工計算結(jié)果較為吻合，可以用于大規(guī)模實驗數(shù)據(jù)分析處理。
　　然后，基于分段負

4、載模型，本文給出了帶分段負載模型的斷續(xù)電壓源諧振變換器的狀態(tài)運行軌跡與關(guān)鍵參數(shù)，分析了高頻變壓器寄生電容和漏感對系統(tǒng)性能的影響，并給出了在變壓器原邊側(cè)串聯(lián)補償電感的補償方法。基于此本文設計并搭建了一臺500W電源樣機，并重點給出了高頻變壓器和補償電感的設計與工程實現(xiàn)方法。通過對比系統(tǒng)仿真波形和電源實驗波形，證明了本文理論分析與設計的合理性。
　　最后，本文針對系統(tǒng)實驗要求設計并搭建了用于NO轉(zhuǎn)化研究的實驗平臺，系統(tǒng)地研究了氣體環(huán)境

5、條件、反應器結(jié)構(gòu)和恒功率下電源參數(shù)對NO轉(zhuǎn)化和NO2生成量的影響。實驗表明:一定范圍內(nèi)降低O2含量有利于提高NO的轉(zhuǎn)化率，同時降低NO2生成量;在適當?shù)姆烹姽β氏拢龃蠓磻獏^(qū)間長度，降低電極間距有利于NO轉(zhuǎn)化，但會造成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間比越低NO轉(zhuǎn)化率越高，但過低的放電時間比會增大電源開關(guān)管電流應力，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