機械畢業(yè)設(shè)計（論文）-高壓靜電滅蟲器的研究與設(shè)計【全套圖紙】

1、<p>　　高壓靜電滅蟲器的研究與設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　全套圖紙，加153893706</p><p>　　在現(xiàn)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，病蟲害是科學(xué)研究中非常棘手的一項難題。傳統(tǒng)的化學(xué)殺蟲劑不僅殺蟲效果不佳，而且對環(huán)境衛(wèi)生、食品安全、人類健康等都有很大的不利影響。所以，潔凈、安全的物理滅蟲法的研

2、究與設(shè)計就顯得特別的必要，高壓靜電滅蟲器的研究與設(shè)計就是在這種環(huán)境與條件下產(chǎn)生的。</p><p>　　本畢業(yè)論文研究和分析了高壓靜電的產(chǎn)生方法，并根據(jù)實際選擇合適方案。由此來選擇所需的電器元件和零件，設(shè)計滅蟲器的主電路、控制電路、工作電路等。最后在設(shè)計基礎(chǔ)上，將電器元件組成的電路集成到一塊電路板上，將控制開關(guān)、電源等布置到合適位置，把工作裝置設(shè)計成有益于人們應(yīng)用的形式。</p><p>

3、　　另外，在電學(xué)部分設(shè)計完成后，為滅蟲器設(shè)計一個大小、重量、材料、形狀合適的外殼，使其既實用又安全。</p><p><b>　　論文的研究結(jié)論有：</b></p><p>　　利用SG3525控制逆變電路可將直流電流轉(zhuǎn)化成震蕩的交流電，再通過MOSFET提高震蕩頻率。</p><p>　　利用普通變壓器將低壓高頻交流電升壓為較高壓交流電流，倍

4、壓電路又將其進一步升壓，并轉(zhuǎn)化為高壓直流靜電，用于殺滅害蟲。</p><p>　　為了提高殺滅害蟲的功效，和殺滅不同植物上的害蟲，高壓滅蟲器的高壓探頭可設(shè)計成不同形狀的多電極的探頭。</p><p>　　高壓滅蟲器的外殼為塑料材料制作的噴霧器結(jié)構(gòu)形狀。</p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計特點與創(chuàng)新：</p><p>　　從環(huán)境和健康的話題出發(fā)，提

5、出創(chuàng)新的殺蟲方法，符合當(dāng)今社會的可持續(xù)發(fā)展原則；</p><p>　　應(yīng)用了電力電子技術(shù)中的PWM技術(shù)、逆變技術(shù)、倍壓升壓原理和SG3525、MOSFET、高壓包等集成電學(xué)芯片等。</p><p>　　綜合應(yīng)用了機械、電工、電子、模具設(shè)計等多學(xué)科的專業(yè)知識。</p><p>　　關(guān)鍵詞：滅蟲；高壓靜電；逆變；升壓</p><p>　　Rese

6、arch and Design of High Voltage</p><p>　　Electrostatic Insect Killer</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In the present industrial and agricultural production, pest and di

7、sease is a scientific research very difficult problem. Not only killing the traditional chemical pesticides ineff - ective, but also for environmental health, food security, human health has a significant adverse effects

8、. So, clean, safe pest control method of the physical and design is parti- cularly necessary, pest control device of high voltage electrostatic and design is in this environment and under the conditions generated.</p&

9、gt;<p>　　In this thesis I researched the method of high voltage static electricity, select the appropriate program according to the actual. As to select the required electrical components and parts, designed for i

10、nsect killers main circuit, control circuit, the working circuit. Finally , based on the design, electrical components integrated circuit board, the control switch and power supply were arranged to the right location, th

11、e working device was designed to benefit people in the form of application.</p><p>　　Thesis concluded that:</p><p>　　Using Inverter circuit controlled by SG3525,DC can be changed to Concussion c

12、urrent. Through the mosfet improve concussion frequency.</p><p>　　By using common low-voltage high-frequency ac transformer will boost for high-pressure ac current and voltage circuit, times its further boos

13、t, and translated into high-voltage dc static, and used to kill pests.</p><p>　　in order to improve the effect of kill pests, and kill pests on different plants, The probe of high pressure insect killer can

14、 be designed into a probe consist of many different shapes of electrodes.</p><p>　　high-pressure an extermination of the plastic materials for making the shell structure of the spray shape.</p><p&

15、gt;　　The features and innovation of the graduation design: </p><p>　　From environmental and health topics, based on innovative insecticidal method, accord with the principles of sustainable development in to

16、day's society;</p><p>　　applied power electronic technology of PWM technology, inverter technology, and SG 3525 pressor principle and pressure, MOSFET, ignition coil etc integration electrical chips, etc

17、. </p><p>　　comprehensive application of mechanical, electrical, electronic, mold design science professional knowledge.</p><p>　　Key Words：kill pests；High voltage electrostatic；Inverter；boost&l

18、t;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 前 言1</b></p><p>　　1.1 植物與園林植物1</p><p>　　1.2 園林植物病蟲害的危害與現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 植物病蟲害防治2</p>

19、<p>　　1.3.1 化學(xué)防治2</p><p>　　1.3.2 其他病蟲害防治方法4</p><p>　　1.4 本次畢業(yè)設(shè)計目的與研究內(nèi)容7</p><p>　　1.4.1 研究目的7</p><p>　　1.4.2 研究內(nèi)容7</p><p>　　1.5 本研究設(shè)計的技術(shù)路線7</

20、p><p>　　第2章 高壓靜電滅蟲器電路設(shè)計8</p><p>　　2.1 高壓靜電滅蟲器的方案選擇8</p><p>　　2.1.1 方案示例8</p><p>　　2.1.2 方案分析與確定8</p><p>　　2.2高壓靜電滅蟲器的電路設(shè)計計算11</p><p>　　2.2.

21、1 高壓滅蟲器電路工作原理11</p><p>　　2.2.2 DC/AC逆變電路設(shè)計11</p><p>　　2.2.3 N溝道功率MOSFET 放大器75NF7520</p><p>　　2.2.4 升壓電路設(shè)計22</p><p>　　2.2.5 高壓探頭的設(shè)計24</p><p>　　2.2.6

22、模塊結(jié)構(gòu)25</p><p>　　第3章 外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計26</p><p>　　3.1 外殼材料選擇26</p><p>　　3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計26</p><p>　　3.2.1 背板結(jié)構(gòu)設(shè)計26</p><p>　　3.2.2 面板結(jié)構(gòu)設(shè)計29</p><p>　　3.2.3 輸送

23、電線裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計29</p><p>　　3.2.4 噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計30</p><p>　　3.2.5 長桿結(jié)構(gòu)設(shè)計30</p><p>　　3.2.6長桿與面板連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計31</p><p>　　3.2.7長桿與探頭連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計32</p><p>　　3.2.8手柄結(jié)構(gòu)設(shè)計32</p>

24、<p>　　3.2.8 裝配圖33</p><p>　　第4章 結(jié)論與討論34</p><p><b>　　4.1 結(jié)論34</b></p><p><b>　　4.2 討論34</b></p><p><b>　　參考文獻35</b></p>

25、;<p><b>　　附 錄36</b></p><p><b>　　致 謝44</b></p><p><b>　　第1章 前 言</b></p><p>　　1.1 植物與園林植物</p><p>　　植物是生命的主要形態(tài)之一，包含樹木、花卉、農(nóng)作物、花草

26、等等。我們所熟悉的植物多為靠光合作用從太陽光中得到能量而生存的綠色植物。</p><p>　　在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)都直接或間接地與植物有關(guān)。經(jīng)濟建設(shè)和人民生活所需的糧、棉、油、麻、絲、茶、糖、菜、煙、果、藥等，都取自于植物；即使各種家畜、家禽、魚類等的養(yǎng)殖，也需要植物作為飼料來源。在工業(yè)方面，無論是食品、油脂、制糖、制藥、建筑、紡織、造紙等工業(yè)，或是橡膠、油漆、釀造、化妝品等工業(yè)，甚至冶金、煤炭、石

27、油等工業(yè)都需要植物作為原料或利用到植物的產(chǎn)品。</p><p>　　隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，園林花卉業(yè)發(fā)展迅速。園林植物指種植于城鎮(zhèn)公共綠地、專用綠地、游覽區(qū)、庭院等地，以觀賞其花、果、葉、根、枝干，綠化、美化效果好，又具有一定經(jīng)濟價值的各種草本、木本和藤本植物。發(fā)展園林花卉植物對于綠化環(huán)境、美化生活、發(fā)展經(jīng)濟都有重要的作用，在當(dāng)今全面建設(shè)小康社會，舉國保護生態(tài)環(huán)境，全面呼喚綠色革命的新形勢下，更

28、有特殊意義。</p><p>　　1.2 園林植物病蟲害的危害與現(xiàn)狀</p><p>　　園林花卉在發(fā)育的整個過程中經(jīng)常遭受到不良因素的侵襲，導(dǎo)致其外部形態(tài)、內(nèi)部組織或生理機能上發(fā)生異常變化，從而使花卉降低或完全喪失其社會、生態(tài)和經(jīng)濟效益。這種異常變化統(tǒng)稱為園林花卉病蟲害。</p><p>　　我國園林植物病蟲害，目前已知的有4000多種，含病毒1000多種，害蟲3

29、000多種，其中危害嚴(yán)重、影響較大的達數(shù)百種，對園林植物造成很大的危害。主要表現(xiàn)有：危害種子、幼苗，侵染、蠶食葉片，傷害花器、根部，污染環(huán)境，妨礙生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟效益等。</p><p>　　園林植物害蟲一般有：食葉害蟲、吸汁害蟲、枝干害蟲、地下害蟲等。</p><p>　　食葉害蟲主要危害特點是：吃光葉片，削弱樹勢，危害健康的植株，多數(shù)種類繁殖能力強，產(chǎn)卵集中，易爆發(fā)成災(zāi)，并能主

30、動遷移擴散，擴大危害的范圍。 </p><p>　　吸汁害蟲以刺吸式口器吸取幼嫩組織的養(yǎng)分，導(dǎo)致枝葉枯萎。</p><p>　　枝干害蟲生活隱蔽，害蟲危害初期不易被發(fā)現(xiàn)，一旦出現(xiàn)明顯被害征兆，則已失去防治有利時機。枝干害蟲蛀食韌皮部、木質(zhì)部等，影響輸導(dǎo)系統(tǒng)傳遞養(yǎng)分、水分，導(dǎo)致樹勢衰弱或死亡，一旦受侵害后，植株很難恢復(fù)生機。</p><p>　　地下害蟲常見的有地老

31、虎、蠐螬、蟋蟀、螻蛄、白蟻等。在苗圃和一二年生的園林植物中，常常危害幼苗、幼樹根部或近地面部分，嚴(yán)重影響植株正常生長。</p><p>　　1.3 植物病蟲害防治</p><p>　　植物病蟲害的防治原則是：消滅病原物或抑制其發(fā)生與蔓延;提高植物的抗病能力;控制或改造環(huán)境條件，使之有利于植物而不利于病原物，從而抑制病蟲害的發(fā)生和發(fā)展。通常采用的病蟲害防治方法主要有：化學(xué)的、生物的、物理的方

32、法等。</p><p>　　1.3.1 化學(xué)防治</p><p>　　化學(xué)方法防治即我們常使用的農(nóng)藥防治，農(nóng)藥防治具有見效快、效果好、操作方便、適應(yīng)性廣及經(jīng)濟效益顯著等特點。由于如上這些特點，農(nóng)藥防治植物病蟲害的方法得到了廣泛的使用和發(fā)展，從而，大量的農(nóng)藥被大量而廣泛的應(yīng)用，我國每年農(nóng)藥的使用量達80余萬噸。農(nóng)藥必須用植保機械噴灑到植株或田間。在使用噴霧器噴灑農(nóng)藥時非常危險，很容易皮膚接觸

33、到農(nóng)藥而發(fā)生農(nóng)藥中毒，所以，進行農(nóng)藥噴灑時一定要做好防護：</p><p>　　（1）噴灑時必須穿好防護衣褲，帶口罩、手套等。與農(nóng)藥接觸部位要立即用清水、肥皂清洗干凈。傷患、孕婦、兒童等不宜進行作業(yè)。</p><p>　　（2）不能逆風(fēng)噴灑，小心中毒。</p><p>　?。?）噴槍不可對準(zhǔn)農(nóng)作物直接噴射，以免損傷作物。</p><p>　　

34、（4）使用完畢，要將藥液清理干凈，并清洗噴霧器各部件，防治藥品對零部件腐蝕嚴(yán)重。</p><p>　　盡管做到以上各點，但是有時還會由于零件破損、開關(guān)漏水等原因，還會發(fā)生打氣困難、藥液泄露等而危害人類。</p><p>　　農(nóng)藥進入自然界發(fā)生各種行為：滲透、滯留、擴散、遺失等移動行為；蓄積、富集等吸收行為；代謝、消解等演變行為以及循環(huán)、軛合、結(jié)合、礦化合聚合等多種行為。因農(nóng)藥使用不到帶來許

35、多不良的后果：</p><p>　　引發(fā)人畜急性中毒或?qū)χ参镆l(fā)藥害；</p><p>　　引起防治對象產(chǎn)生抗藥性或形成病蟲草害更加猖獗；</p><p>　　破壞自然界的生態(tài)平衡；</p><p>　　環(huán)境或食品的農(nóng)藥殘留使人體農(nóng)藥負荷增加，甚至造成慢性中毒或其他疾病。</p><p><b>　　1. 殺

36、蟲劑危害</b></p><p>　　殺蟲劑種類很多，如：有機磷殺蟲劑、氨基酸酯類殺蟲劑、擬除蟲菊酯類殺蟲劑、苯甲酰脲類殺蟲劑等。</p><p>　　最初，殺蟲劑的確給害蟲帶來毀滅性的打擊，糧食產(chǎn)量有所提高。但時間長了，害蟲逐漸有了抗藥力，于是農(nóng)民便加大使用量。40年來，盡管世界殺蟲劑的用量增加了10倍，但病蟲害造成的農(nóng)作物損失反而增加了一倍，僅病害就造成了12％的減產(chǎn)。在五

37、十年代中期，埃及棉田引進了殺蟲劑，剛開始，被稱為“征服大自然的一個重大勝利”。但到了1961年，棉花 收成卻減少了35％。從1950-1964 年，尼加拉瓜棉花種植面積增加了10倍。植棉者聽從美國國際開發(fā)總署技術(shù)人員的建議，每季除了使用化肥以外，還施用殺蟲劑8次之多，收成是增加了，但到了 1966年，每季卻要用殺蟲劑30次，即使如此，棉花的產(chǎn)量依然從1965年的每英畝308公斤，降到1968年的233公斤。到了1971年，已有15種主要

38、害蟲對當(dāng)時使用的殺蟲劑產(chǎn)生了抗藥性。越是有效的殺蟲劑，有效的時間也越短。有幾種害蟲，目前已到了無藥可殺、刀槍不入的程度。殺蟲劑給人類健康帶來的危害是巨大的。在美國，每年估計有45000例殺蟲劑中毒事件，200人死亡。在中國，農(nóng)藥引起中毒的事故更為嚴(yán)重。1989年據(jù) 29個省統(tǒng)計，中毒人數(shù)9萬多人，死亡16000多人。</p><p>　　殺蟲劑經(jīng)各種反應(yīng)行為生成多種農(nóng)藥中間體，如；氨基酸酯類殺蟲劑可轉(zhuǎn)換為異氰酸甲

39、酯和甲氨基甲酰氯等。異氰酸甲酯不穩(wěn)定，遇水變成不對稱的二甲基脲，遇堿分解，有強烈的氣味，有催淚作用，極易燃燒。甲氨基甲酰氯遇堿遇水分解，易引起爆炸，高溫不穩(wěn)定，對眼、呼吸道有刺激作用。</p><p>　　殺蟲劑或其中間體進入人的機體后，能與體液和組織發(fā)生生物化學(xué)作用，而擾亂或破壞機體的正常生理功能，破壞機體的正常結(jié)構(gòu)，引起暫時性或持久性病理狀態(tài)，甚至危及生命，而成“毒藥”。有機磷劑在人體體內(nèi)通過抑制膽堿酯酶活性

40、，使它失去分解乙酰膽堿的功能，對神經(jīng)產(chǎn)生過多刺激，誘發(fā)一系列神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。</p><p>　　兒童由于自身的各種特點，如：較低的體重、器官正常發(fā)育、較高的代謝率以及獨特的行為方式。他們對農(nóng)藥的敏感性更強，所以危害也更加嚴(yán)重。許多高毒農(nóng)藥會造成致癌、致畸、致突變等危害，嚴(yán)重傷害兒童的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、智力發(fā)育等。</p><p>　　2 農(nóng)藥的限用和禁用</p><p>

41、;　　目前,無論是國內(nèi)還是國外,一些化學(xué)農(nóng)藥對人類存在著“三致”(即致癌、致畸、致突變)問題及對生態(tài)環(huán)境的污染問題,尤其是對地下水的污染,已經(jīng)影響到人類的生存和健康。因此,世界各國分別對一些高毒劇毒農(nóng)藥制定了禁用和限用政策。</p><p>　　全球禁止或限制使用的12種有毒化學(xué)品根據(jù)簽署的一項聯(lián)合國公約,12種有毒化學(xué)物將在世界各地被法律禁止或限制使用。這項公約將禁止、逐步停止或大幅度減少一系列有害工業(yè)化學(xué)品和

42、殺蟲劑的使用,而這些化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)在土壤和水中殘存了幾十年。這12種有毒化學(xué)品包括8種殺蟲劑(艾氏劑、氯丹、滴滴涕、狄氏劑、異狄氏劑、七氯、滅蚊靈和毒殺芬)、2種工業(yè)化合物(多氯化聯(lián)苯和六氯苯)以及2種由燃燒和工業(yè)加工帶來的副產(chǎn)品。這些有毒化學(xué)物質(zhì)不僅難于進行生物降解,而且流動性很強,能夠通過自然循環(huán)散布到世界各地。這些污染物能夠沿食物鏈傳播,在動物體內(nèi)富含脂肪的組織上積聚,并被懷疑會引起過敏、先天缺陷、癌癥、免疫系統(tǒng)和生殖器官受損等。聯(lián)

43、合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)言人邁克爾.威廉斯表示:“這是一項具有歷史意義的成就,它使我們有機會清除人類制造的某些毒性最強的物質(zhì)”。</p><p>　　國家經(jīng)貿(mào)委和農(nóng)業(yè)部制定出逐步封殺5種高毒劇毒農(nóng)藥的時間表2004年1月1日,我國開始撤銷甲胺磷、久效磷、甲基對硫磷、對硫磷、磷胺5種高毒農(nóng)藥生產(chǎn)、銷售、使用的有關(guān)證書;2007年1月1日,我國將全面禁止這5種高毒劇毒農(nóng)藥的使用。按照既定計劃,國家經(jīng)貿(mào)委將高毒劇毒農(nóng)藥產(chǎn)品的禁

44、用時間分為三個階段。 第一階段為2004年1月1日～2004年12月31日。此階段開始撤銷5種高毒農(nóng)藥產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售、使用的有關(guān)證書,并開始部分禁用,使5種高毒農(nóng)藥的使用比例下降15%;第二階段為2005年1月1日～2006年12月31日。此階段嚴(yán)格禁止5種高毒農(nóng)藥原藥生產(chǎn)企業(yè)外的其它企業(yè)生產(chǎn)或加工此類產(chǎn)品,并將高毒農(nóng)藥的使用范圍局限于棉花、小麥、玉米、水稻4種作物;第三階段自2007年1月1日起,全面禁止上述5種高毒農(nóng)藥的使用。目前我

45、國5種高毒農(nóng)藥的總產(chǎn)量約為10萬ｔ/ａ,占農(nóng)藥總量的20%～25%,其產(chǎn)值則占總產(chǎn)值的15%左右,約為3個億。這3億元產(chǎn)值減少的損失主要由高毒農(nóng)藥原藥生產(chǎn)企業(yè)來承擔(dān)。高毒農(nóng)藥品種禁用時間表的頒布,標(biāo)志著我國農(nóng)藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整計劃全面啟動。</p><p>　　農(nóng)業(yè)部種植業(yè)司司長陳萌山在加強農(nóng)藥管理新聞發(fā)布會上宣讀了199號農(nóng)業(yè)部公告：為從源頭上解決農(nóng)產(chǎn)品尤其是蔬菜、水果、茶葉的農(nóng)藥殘留超標(biāo)問題，農(nóng)業(yè)部在對甲胺磷等5

46、種高毒有機磷農(nóng)藥加強登記管理的基礎(chǔ)上，又停止受理一批高毒、劇毒農(nóng)藥的登記申請，撤銷一批高毒農(nóng)藥在一些作物上的登記?，F(xiàn)公布國家明令禁止使用的農(nóng)藥和不得在蔬菜、果樹、茶葉、中草藥材上使用的高毒農(nóng)藥品種清單。 </p><p>　　——國家明令禁止使用的農(nóng)藥： </p><p>　　六六六，滴滴涕，毒殺芬，二澳氯丙烷，殺蟲脒，二澳乙烷，除草醚，艾氏劑，狄氏劑，汞制劑，砷、鉛類，敵枯雙，氯乙酸胺，

47、甘氟，毒鼠強，氟乙酸鈉，毒鼠硅。 </p><p>　　——在蔬菜、果樹、茶葉、中草藥材上不得使用和限制使用的農(nóng)藥： </p><p>　　甲胺磷，甲基對硫磷，對硫磷，久效磷，磷胺，甲拌磷，甲基異柳磷，特丁硫磷，甲基硫環(huán)磷，治螟磷，內(nèi)吸磷，克百威，涕滅威，滅線磷，硫環(huán)磷，蠅毒磷，地蟲硫磷，氯唑磷，苯線磷19種高毒農(nóng)藥不得用于蔬菜、果樹、茶葉、中草藥材上。三氯殺螨醉，氰戊菊酯不得用于茶樹上。

48、任何農(nóng)藥產(chǎn)品都不得超出農(nóng)藥登記批準(zhǔn)的使用范圍。</p><p>　　1.3.2 其他病蟲害防治方法</p><p>　　除噴灑殺蟲劑來防治植物病蟲害外，還可以利用光、聲、電、微波、射線、激光燈等物理技術(shù)誘殺。</p><p>　?。ㄒ唬└邷貧⑾x法。最適宜昆蟲生長發(fā)育的環(huán)境溫度為 22─23℃，在此溫度界限內(nèi)，昆蟲發(fā)育繁殖的很快，溫度高于或低于此界限時，昆蟲

49、的發(fā)育則受到阻滯，將延緩它的發(fā)育期以致死亡。害蟲的致死高溫為 50℃以上，當(dāng)害蟲處在 50℃高溫環(huán)境中，經(jīng) 8小時；各發(fā)育階段的害蟲皆可殺死；當(dāng)環(huán)境溫度為60℃時，經(jīng) 5─6小時即可殺死；當(dāng)環(huán)境溫度為 70℃時，則只需30分中即可殺死。高溫環(huán)境使蟲體壁上的護蠟層和蠟層被破壞，使體內(nèi)水分過份蒸發(fā)，新陳代謝急劇加快，蟲體蛋白質(zhì)凝固，而加速致死。</p><p>　　高

50、溫殺蟲法在早期曾使用過陽光曝曬法和烘房烘烤法，這兩種方法雖有一定的殺蟲效果，但對紙張、紡織品等檔案藏品的材料貿(mào)地有不同程度的損壞，光氧化、熱氧化等化學(xué)變化，使紙張脆裂，強度下降，顏色減退。故曝曬和烘烤的方法應(yīng)被淘汰，而遠紅外輻照殺蟲和微波輻照殺蟲新技術(shù)正興超推廣。</p><p>　?。ǘ┑蜏貧⑾x法 。根據(jù)害蟲的生活習(xí)性，將其置于致死低溫的環(huán)境中，害生由于過度寒冷使體液出現(xiàn)冷麻痹，進而造成死亡。害蟲生

51、長繁殖需一定的溫濕度條件，當(dāng)環(huán)境溫度在 8─15℃時，害蟲停止發(fā)育繁殖；溫度在 4─8℃時，害蟲進入冬眠，持續(xù)時間長也可致死；溫度在 -4℃以下，害蟲細胞結(jié)構(gòu)被破壞致死，溫度下降至 -20℃時，害蟲的體液會結(jié)晶作用而致死。在-10─40℃的溫度內(nèi)，害蟲在較短的時間內(nèi)即可致死。低溫冷凍殺蟲具有殺滅效率高，操作簡便、安全可靠、不污染環(huán)境等優(yōu)點。</p><p>　?。ㄈ┙^氧殺

52、蟲法。空氣是昆蟲重要的生態(tài)因子，為消滅害蟲，將空氣中各種氣體的正常比例加以調(diào)節(jié)，使含氧氣量減少至絕氧，使氮氣或二氧化碳增加，從而使害蟲失去賴以維持生命的氧氣，使害蟲的正?；顒邮艿揭种?，直至窒息而死。此法具有無毒、無害、殺蟲效果好的優(yōu)點。</p><p>　?。ㄋ模┪锢須⑾x法。物理防治是用物理手段創(chuàng)作特殊的環(huán)境，使害蟲的身體機能破壞，恒之不育或死亡，達到防蟲滅蟲的目的。由于它具有殺蟲高效、無殘毒、不污染環(huán)境、方法簡

53、便等優(yōu)點，故在害蟲防治技術(shù)方面有廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　?。ㄎ澹┉h(huán)境安全型溫室病蟲害防治。環(huán)境安全型溫室是現(xiàn)代蔬菜生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)的重點設(shè)施，它是利用物理植保技術(shù)為植物全生育期提供不打農(nóng)藥的植物保護。環(huán)境安全型溫室病蟲害防治范圍包括地下病蟲害、地上病蟲害防治和特效植保技術(shù)。</p><p>　?。╈o電噴霧滅蟲法</p><p>　　國外靜電滅蟲的研究：&

54、lt;/p><p>　　早在1882 年，Rayleigh 就開始其開拓性的霧滴靜電化研究。此后靜電噴霧技術(shù)經(jīng)過不斷研究改進和提高，被廣泛用于手工業(yè)上，例如噴漆和印刷。首次利用靜電進行農(nóng)藥噴撒試驗的是20 世紀(jì)40 年代法國的Hampe 之后，美國一些大學(xué)如佐治亞大學(xué)進行了正式的研究試驗。他們的試驗都證明，利用靜電場散布農(nóng)藥藥粉，其對植物的附著率大大提高。到了20 世紀(jì)60 年代后半期已轉(zhuǎn)向靜電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，如發(fā)明了電

55、子吸塵器、靜電涂抹器等。這些成功的發(fā)明反過來又促進靜電研究者進行農(nóng)藥靜電噴撤的深人研究。如美國、英國、加拿大等都先后對液體藥靜電噴霧進行了深入的研究，并促使其產(chǎn)業(yè)化。</p><p>　　靜電噴霧的研究首先集中在各類靜電噴頭上。如S E Law 研制的嵌入式靜電感應(yīng)噴頭，英國研制了轉(zhuǎn)盤式靜電噴頭，日本研制了微型錐孔旋轉(zhuǎn)噴頭、彌霧噴頭。美國在80 年代市場上已有靜電噴粉機和溫室用風(fēng)送式靜電噴霧機出售。美國佐治亞大學(xué)

56、的Law 博士及其學(xué)生們首次發(fā)明了氣助靜電噴霧系統(tǒng)(Air-Assisted Electrostatic Spraying System,縮寫為AA-ESS)，其噴頭流量在每分鐘當(dāng)500 毫升下產(chǎn)生30～50 毫微米直徑的霧滴，而用電源低(低于l 千瓦)，耗電少(少于25～50 毫瓦)，而電荷—質(zhì)量比則達-10mC／kg。美歐等國的靜電噴霧設(shè)備日趨完善，Bertelli、Randell 公司生產(chǎn)的靜電噴頭使用12V直流電，能夠產(chǎn)生40k

57、v 的高壓，可用于噴桿噴霧機和背負式機動噴霧噴粉機上，該噴頭比普通噴頭可減少藥液損失65％，大大降低農(nóng)藥對環(huán)境的污染。美國的Law 等人研究的氣力式噴頭的感應(yīng)式帶電系統(tǒng)已經(jīng)商品化，但只主要用于保護地作物。還有大量的有關(guān)液力式噴頭和旋轉(zhuǎn)圓盤噴頭的研究進展，但不幸的是還沒有一個能真正商品化，用于干旱作物。</p><p><b>　　國內(nèi)靜電滅蟲研究：</b></p><p&

58、gt;　　我國靜電噴霧技術(shù)的研究始于20 世紀(jì)70 年代末。上海首先成立了靜電噴霧實驗協(xié)作組，上海明光儀表廠、江蘇太倉靜電設(shè)備廠、丹陽電子研究所及北京農(nóng)業(yè)大學(xué)等先后研制了手持轉(zhuǎn)盤式靜電噴霧器；河北邯鄲市機械研究所研究了電場擊碎手持式靜電噴霧器；南京林業(yè)大學(xué)研制了高射程靜電噴霧機。這些單位與使用部門配合，在多種作物上進行了大量噴灑分布及防治效果實驗，但都沒達到實用推廣階段。</p><p>　　江蘇理工大學(xué)在建立室

59、內(nèi)靜電噴霧實驗系統(tǒng)和大量實驗的前提下，研制了轉(zhuǎn)盤式手持微量靜電噴霧器、車載式靜電噴霧機和拖拉機牽引式風(fēng)送靜電噴霧機，并進行了大面積田間應(yīng)用實驗，取得了良好的滅蟲效果。江蘇理工大學(xué)對靜電場作用下的液滴霧化展開了較為系統(tǒng)的研究，認(rèn)為靜電作用可以降低液體表面張力，減少霧化阻力，同時同性電荷間的排斥作用產(chǎn)生與表面張力相反的附加內(nèi)外壓力差，從而提高霧化程度。南京林業(yè)大學(xué)對靜電噴霧滅蝗技術(shù)的研究，認(rèn)為靜電噴霧可降低農(nóng)藥的表面張力，從而提高蝗蟲受藥概

60、率，同時還增強農(nóng)藥霧滴在蝗蟲及植株上的附著力，延長農(nóng)藥對蝗蟲的殘效期。</p><p>　　鄭家強（1990）建立了描述風(fēng)動轉(zhuǎn)籠式靜電噴頭霧滴尺寸的數(shù)學(xué)模型。羅惕乾（1994）研究了電極充電過程，建立了環(huán)狀電極充電電場的數(shù)學(xué)模型。余揚（1995）對超低量靜電噴霧機具的充電效果進行了研究，證明了感應(yīng)式充電效果最佳，并確認(rèn)工作充電電壓僅為3.5～4.5kV 便可獲得足夠的充電效果。金晗輝（1999）對荷電氣—液兩相同

61、軸圓射流進行了LDV 研究，認(rèn)為在靜電噴霧兩相流流場中，粘性阻力是射流初始階段氣液相間作用最主要的因素，且輸運相直接決定了噴霧的射程和范圍。聞建龍（2000）對荷電改善噴霧均勻性進行了實驗研究，認(rèn)為霧滴荷電在提高噴霧均勻性、細化霧滴粒徑等方面有明顯效果。</p><p>　　液體的電導(dǎo)率對于靜電噴霧的充電效果和霧化質(zhì)量有較大影響。葛自良（2000）得出結(jié)論：電導(dǎo)率極小的液體，在液滴形成過程中，電荷跟不上表面的移動

62、，電荷面密度達不到導(dǎo)致液滴分裂的必要值，因而不會發(fā)生霧化現(xiàn)象。聞建龍（2003）認(rèn)為：對水等電導(dǎo)率較好的液體，環(huán)狀感應(yīng)電極能取得較好的充電效果；而對柴油等絕緣液體，必須施加高強度電場才能使其有效充電，因此只有采用針狀、錐狀電極才能使其帶上電荷。</p><p>　　由于農(nóng)藥安全和環(huán)境問題的凸現(xiàn)，近年來靜電噴霧技術(shù)也日益受到重視，目前，僅有一些草原滅蝗、林業(yè)防治病蟲害等方面的試驗性應(yīng)用?？梢灶A(yù)見，隨著靜電噴霧技術(shù)的

63、日益成熟，其應(yīng)用也必將在農(nóng)、林、牧業(yè)等方面廣為普及。</p><p>　　1.4 本次畢業(yè)設(shè)計目的與研究內(nèi)容</p><p>　　1.4.1 研究目的</p><p>　　本論文擬從植物病蟲害防治入手，通過調(diào)查目前市場上的病蟲防治現(xiàn)狀，研究各種方法的性能、優(yōu)缺點等，選用科學(xué)、環(huán)保、高效的物理防治病蟲害的新方法。從靜電殺蟲法進行研究、分析、設(shè)計，最終設(shè)計出一套功能完備

64、的“高壓靜電滅蟲器”。</p><p>　　1.4.2 研究內(nèi)容</p><p>　　1 高壓靜電滅蟲器功能研究</p><p>　　（1）研究靜電對害蟲的傷害作用及是否會傷害到農(nóng)作物的正常生長發(fā)育，通過分析、實驗、計算選定靜電滅蟲器電壓、電流等要求。</p><p>　?。?）研究高壓靜電發(fā)生器的發(fā)電原理，分析其電場工作原理、電荷運動原理等

65、。</p><p>　?。?）調(diào)查、研究市場對靜電滅蟲器的需求及發(fā)展，根據(jù)人們的要求，對滅蟲器的大小、重量、輪廓等進行設(shè)計。</p><p>　　2 高壓靜電滅蟲器的設(shè)計</p><p>　?。?）設(shè)計靜電發(fā)生器總體結(jié)構(gòu)、零件結(jié)構(gòu)，做出結(jié)構(gòu)圖、零件圖。</p><p>　　（2）設(shè)計電路板、電路圖，選擇合適的電器元件，組裝、配合成完整的靜電發(fā)

66、生器工作電路板，并使其外觀、安全等性能達到最優(yōu)。</p><p>　?。?）利用Pro/E、CATIA等軟件對滅蟲器外形三維模型進行設(shè)計、零件進行組裝，分析其工作過程。</p><p>　　1.5 本研究設(shè)計的技術(shù)路線</p><p>　　（1）對目前農(nóng)作物放蟲情況進行調(diào)研，對現(xiàn)有農(nóng)作物放蟲的市場需求及現(xiàn)有產(chǎn)品進行調(diào)查分析，分析此研究的市場前景，知道本設(shè)計基本方案；

67、</p><p>　?。?）分析所設(shè)計的高壓靜電滅蟲器的工作原理；</p><p>　?。?）進行高壓靜電滅蟲器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力的設(shè)計計算；</p><p>　　（4）進行電路安全設(shè)計和外觀設(shè)計；</p><p>　?。?）進行高壓靜電滅蟲器非電路部分結(jié)構(gòu)的零件的二維工程圖繪制；</p><p>　　（6）關(guān)鍵零、

68、部件進行三維模型設(shè)計與分析。</p><p>　　第2章 高壓靜電滅蟲器電路設(shè)計</p><p>　　2.1 高壓靜電滅蟲器的方案選擇</p><p>　　2.1.1 方案示例</p><p>　　方案一：靜電、噴霧裝置</p><p>　　靜電噴霧技術(shù)是應(yīng)用高壓靜電在噴頭與噴霧目標(biāo)間建立一靜電場，而農(nóng)藥液體流經(jīng)噴頭

69、霧化后，通過不同的充電方式被充上電荷，形成群體電荷霧滴，然后再靜電場力和其他外力的聯(lián)合作用下，霧滴做定向運動而被吸附在目標(biāo)的各個部位，達到沉積效率高、霧滴漂移散失少、改善生態(tài)環(huán)境等良好的性能。</p><p>　　方案二：中、低壓靜電滅蟲</p><p>　　此種靜電滅蟲器通過對提供的電壓適當(dāng)?shù)纳龎?，?dāng)害蟲接觸升壓后的高壓電網(wǎng)或燈絲時，強電流通過其身體，身體組織瞬間產(chǎn)生高溫，使導(dǎo)電部分組織

70、壞死，將害蟲殺死或致殘，致殘的害蟲在短時間內(nèi)失去生存能力隨之死亡，從而達到滅殺害蟲的目的。</p><p>　　方案三：高壓靜電滅蟲器</p><p>　　此種靜電滅蟲器將電壓升壓到幾千甚至幾萬伏的高壓，高壓電路經(jīng)高壓探頭在一定范圍內(nèi)形成強電場，瞬間擊穿空氣放電，處于強電場中的害蟲由于其身體的導(dǎo)電性，在強電流通過其身體時，身體組織瞬間產(chǎn)生高溫，使導(dǎo)電部分組織壞死，將害蟲殺死或致殘，致殘的害

71、蟲在短時間內(nèi)失去生存能力隨之死亡，從而達到滅殺害蟲的目的。</p><p>　　2.1.2 方案分析與確定</p><p><b>　　1 方案一分析</b></p><p>　　方案一的實質(zhì)還是傳統(tǒng)的藥物滅蟲方法，只是在原來的滅蟲方法上增加了靜電作用，從而提高了原來的滅蟲效果。靜電場作用下的液體霧化機理為：靜電作用可以降低液體表面張力，減少霧

72、化阻力，同時，同性電荷間的排斥作用產(chǎn)生與表面張力相反的附加內(nèi)外壓力差，從而提高霧化程度。</p><p>　　兩個電荷之間的作用力叫庫侖力，用公式表示為：（F是庫侖力，q是電荷、E是該點的電場強度）。就是說帶電粒子受電場方向的力作用，如果帶電電荷q的粒子處于自由運動狀態(tài)，它就會沿著電場方向即電力線方向運動。這樣如果將噴頭施加負電場，那么電力線即從噴嘴出發(fā)到靶標(biāo)物結(jié)束，由于電力線具有穿透性，故它可以穿入靶標(biāo)物的內(nèi)部

73、，如植株枝干的內(nèi)部。如果噴頭施加的負電場足夠強大，那么從噴嘴噴出的霧滴所帶靜電為負電荷，電荷很小，吸引力也很小、而植物表面的靜電為正電荷，這些正電荷(吸引力很強，是地球引力的40倍)把霧滴強拉到植物表面，附著于植物葉正面和背面。這就是利用靜電場的力實現(xiàn)霧滴在植物冠的內(nèi)部附著，從而成倍地增加了藥液或藥粉對植物葉面(無論冠內(nèi)或冠表)的覆蓋率和均勻度，其結(jié)果是增加了藥液與病蟲害接觸的機會，提高了噴藥效果和降低了用藥量。</p>

74、<p>　　怎樣使霧滴帶電是最關(guān)鍵的問題，霧滴充電主要有三種方法：</p><p>　?。?）電暈充電法。 是用靜電高壓電暈使霧滴帶電（如圖1）。即把L1 和L2 接地，L3 接高壓正極電源，尖端電極4 將產(chǎn)生足以使周圍空氣電離的局部強電場，從而對正在霧化的霧滴進行充電。</p><p>　　（2）接觸式充電法。 是靜電高電壓直接置于液體中，經(jīng)噴嘴噴出后即成帶電水霧。即把L1 接

75、高壓正極電源，去掉感應(yīng)極環(huán)3 和尖端電極4，電荷由導(dǎo)體直接對正在霧化的霧滴進行充電。</p><p>　?。?）感應(yīng)式充電法。 是在外部電壓電場作用下，使液體在噴嘴出口形成水霧的瞬間，根據(jù)靜電感應(yīng)原理，使噴出的霧滴帶有與外部電場電荷極性相反的電荷。即在L1 和L2 之間加一電源，把尖端電極4 去掉，在噴頭1 和感應(yīng)極環(huán)3 之間的電場使電荷繞回路流動，正電荷聚積在感應(yīng)極環(huán)上，負電荷聚積在噴頭和噴液流束上。這個電場便

76、對正在霧化的霧滴進行充電。</p><p><b>　　靜電噴霧的特點：</b></p><p>　　靜電噴霧在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如靜電噴涂、靜電噴霧冷卻、除塵、滅火、燃燒、及靜電農(nóng)藥噴灑等方面得到廣泛的應(yīng)用。實驗與研究表明：靜電在均勻、細化霧滴及提高霧滴在目標(biāo)物的沉積量、均勻性、吸附性等方面有明顯效果。靜電噴霧具有以下特點：</p><p>　?。?/p>

77、一）霧滴均勻。有效地降低霧滴尺寸，提高霧滴譜均勻性，靜電電壓為-20KV 時，霧滴尺寸降低約10%，霧滴譜均勻性提高約5％。</p><p>　?。ǘ╇姾上嗤?。靜電噴霧形成的霧滴帶有相同的負電荷，在空間運動中相互排斥，不發(fā)生凝聚，所以對目標(biāo)作物覆蓋均勻。且相同尺寸的霧滴，帶電霧滴與葉面有較大的接觸面積，作物更容易吸收。</p><p>　?。ㄈ┊愋噪姾?。帶電霧滴的感應(yīng)使作物的外部產(chǎn)生異

78、性電荷，在電場力的作用下，霧滴快速吸附到作物的正反面，提高了農(nóng)藥在作物上的沉積量，改善了農(nóng)藥沉積的均勻性。農(nóng)藥在作物表面上的沉積量比常規(guī)法多36％，葉子背面農(nóng)藥沉積量比常規(guī)法多31％，作物頂部、中部和根部農(nóng)藥沉積量分布均勻性都有顯著提高。從而提高藥劑的利用率，減少農(nóng)藥的使用量，降低施藥成本。電場力的吸附作用減少了農(nóng)藥的飄移，降低了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。</p><p>　　（四）持效期長。由于帶電霧滴在作物上吸附能力

79、強，而且全面均勻，施藥率高，所以農(nóng)藥在葉子上粘附牢靠，耐雨淋，有較長的殘效期。滅蟲效果有較大幅度提高。如野外露天場地上對自由活動的蒼蠅進行靜電噴霧和常規(guī)噴霧l 小時后，靜電噴霧的平均殺傷率為66.6％，而常規(guī)噴霧為36.2％；草原滅蝗發(fā)現(xiàn)，靜電噴霧在48 小時后藥效已高于標(biāo)準(zhǔn)15%。</p><p>　?。ㄎ澹l件限制。不適用于無導(dǎo)電性的各種農(nóng)藥制劑；另外靜電噴霧器械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對材料要求高，成本相對也高；同時對

80、操作人員的要求也較高。</p><p>　　此方案設(shè)計裝置由水箱、水管、高壓噴嘴、升壓變壓器、低壓直流電源等結(jié)構(gòu)組成。高壓噴嘴外套裝有一個靜電環(huán)，并利用導(dǎo)線連通電源和靜電環(huán)，其他裝置與普通的滅蟲器械結(jié)構(gòu)和工作原理相同。此裝置的設(shè)計要求：</p><p>　　一、設(shè)計普通噴霧器所有的各種工作部件的形狀、功能等。</p><p>　　二、設(shè)計給霧滴充電的裝置的形式和結(jié)構(gòu)

81、，分析帶電霧滴在電場中的運動規(guī)律、滅蟲原理、滅蟲作用等。</p><p>　　三、電路設(shè)計。設(shè)計直流變交流、低壓變高壓的電路以及電源與高壓電路間的連接等。</p><p>　　此方案在一定程度上提高了殺蟲的效果，降低了環(huán)境污染，但它的實質(zhì)還是化學(xué)滅蟲，它是從化學(xué)滅蟲到靜電滅蟲方式轉(zhuǎn)變進程中的一步，不是我們的最終目標(biāo)。</p><p><b>　　2 方案二

82、分析</b></p><p>　　此方案已經(jīng)完成了從藥物殺蟲到靜電殺蟲的原理轉(zhuǎn)變，但是，由于此方案升壓利用的是普通的升壓變壓器，升壓范圍有限制，不能達到很高的電壓，其功效也很難達到我們所期望的效果。</p><p>　　3DJ—200型多功能靜電滅蟲燈是用來殺滅多種害蟲如蒼蠅、蚊子、蚜蟲、白粉虱、斑潛蠅、薊馬、雙翅目害蟲、鞘翅目害蟲、鱗翅目害蟲等，這種滅蟲燈的電極電壓為2300

83、-3000V。</p><p>　　3DJ-90型多功能靜電滅蟲燈電極電壓：3500-3600V。</p><p>　　儲糧倉房所用電子滅蟲網(wǎng)是利用某些害蟲趨光、善飛行等特性，將害蟲引誘到高壓電網(wǎng)上，當(dāng)害蟲觸及電網(wǎng)時，被電擊死亡。其工作最終電壓為2500V。</p><p>　　由以上幾個例子可知：靜電電壓都在幾千伏時，要想有效的將害蟲迅速殺死，電壓需借助電網(wǎng)、電燈

84、絲等工具與害蟲直接接觸，從而將其殺死。</p><p><b>　　3 方案三分析</b></p><p>　　靜電在方案二和方案三中起到直接滅蟲的作用，這兩種方案完全依靠靜電殺蟲，沒有用到一滴藥劑。</p><p>　　方案三將靜電電壓提高到幾十千伏甚至幾百千伏，目的就是使害蟲在特高壓強電場中觸電，不需要直接接觸高壓電極，在空間內(nèi)迅速使其生命

85、組織壞死、致殘等，在極短的時間內(nèi)將害蟲斃命。對于不同的害蟲，可通過調(diào)節(jié)放電電壓、功率和頻率等達到殺蟲的最佳效果。</p><p>　　此方案的主要裝置就是高壓探頭和逆變電路、變壓電路。裝置包括箱體和手柄，箱體中設(shè)有蓄電池、脈沖電源，手柄設(shè)有電壓調(diào)節(jié)器和電極探頭等（具體分析、設(shè)計見下部分）。</p><p><b>　　4 方案確定</b></p><

86、;p>　　通過上述方案分析與比較，方案一是利用電能提高化學(xué)防治害蟲的方法，實質(zhì)是屬于化學(xué)防治；方案二是接觸電網(wǎng)或電燈式的中、低壓靜電滅蟲；方案三完全依靠高壓電，并有一定距離的情況下殺蟲。從功能、實用、環(huán)境等因素條件出發(fā)，最終確定選擇第三種方案：高壓靜電滅蟲。</p><p>　　2.2高壓靜電滅蟲器的電路設(shè)計計算</p><p>　　2.2.1 高壓滅蟲器電路工作原理</p&g

87、t;<p>　　此滅蟲器由便攜式固體蓄電池提供12V直流穩(wěn)壓電源，低壓直流電源通過升壓電路變換成高頻交流電輸出，再用高頻變壓器將其電壓升到3KV-4KV，最后經(jīng)高壓電容和高壓硅堆組成的倍壓電路按不同的倍壓級數(shù)要求將其升壓，從而達到要求的高壓靜電場，對置于電場內(nèi)的害蟲病菌放電，在40KV-50KV的高壓下 ，將害蟲和病菌殺死。</p><p>　　電路設(shè)計參數(shù)如表所示：</p><

88、p>　　滅蟲器電路設(shè)計的步驟大致可以分為如上幾步：</p><p>　　將蓄電池提供的低壓直流電經(jīng)過逆變電路得到高頻低壓交流電；</p><p>　　將低壓交流電通過低壓變壓器和倍壓電路升壓，得到高頻高壓的理想高壓電，輸送到高壓探頭，用于殺滅害蟲。</p><p>　　此電路設(shè)計的內(nèi)容包括：DC/AC變換電路設(shè)計、升壓電路設(shè)計、高壓探頭設(shè)計。</p>

89、;<p>　　2.2.2 DC/AC逆變電路設(shè)計</p><p>　　電力電子技術(shù)中，實現(xiàn)直流電和交流電轉(zhuǎn)變的設(shè)備為換流器：交流變直流的設(shè)備叫整流器，直流電變交流電的設(shè)備叫逆流器。</p><p>　　與所有電力電子裝置一樣，根據(jù)功能的不同，可以將逆變器劃分為主電路、控制電路和輔助電路三大部分。</p><p>　　逆變器輸入的直流電量可以有兩種基本

90、形式：一種是利用電容進行濾波，直流回路的電壓波形平直，輸出呈低阻抗，逆變器中開關(guān)管的通斷作用就是將直流電壓以一定的方向和次序分配給負載的各相，形成矩形波、PWM波等交流電壓，這種逆變器叫電壓型逆變器；另一種是利用電感加以濾波，直流回路的電流波形平直，輸出呈高阻抗，逆變器中開關(guān)管的通斷作用就是將直流電流以一定的方向和次序分配給負載的各相，形成矩形波、PWM波交流電流，這種逆變器叫電流型逆變器。隨著功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)展，在絕多數(shù)流域都采

91、用高效、簡便的電壓型逆變器。</p><p>　　逆變器輸出電壓不穩(wěn)定，諧波含量高，除了能通過改變輸出電壓脈沖的幅值對輸出進行調(diào)節(jié)和控制外，功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)動作還可以有另外的控制模式：脈沖寬度調(diào)制（pulse width modulation，PWM）和脈沖頻率調(diào)制（pulse frequency modulation， PFM）。對于PWM，功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)頻率相對固定不變，通過調(diào)制開通或關(guān)斷的

92、時間達到控制變換的目的，又稱定頻調(diào)寬控制；在PFM中，功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的開通或關(guān)斷的時間保持相對恒定，通過改變開關(guān)的頻率達到控制變換的目的，又稱定寬調(diào)頻控制。由于PWM的分析、控制和實現(xiàn)都較PFM簡單，因此被絕多數(shù)逆變器所采用。</p><p>　　1、 PWM控制的基本原理</p><p><b>　　理論基礎(chǔ)：</b></p><p>　

93、　如圖2，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積；效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。</p><p>　　圖2 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 </p><p>　　圖3 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形</p><p><b>　　面積等效原理：<

94、;/b></p><p>　　分別將如圖2所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（R-L電路）上，如圖3a所示。其輸出電流i(t)對不同窄脈沖時的響應(yīng)波形如圖3b所示。從波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。脈沖越窄，各i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈沖，則響應(yīng)i(t)也是周期性的。用傅里葉級數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段的特性將非常接近，

95、僅在高頻段有所不同。</p><p>　　如圖4，用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波N等分，看成N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。</p><p>　　SPWM波形——脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形。</p><p>　　要改變等效輸出正弦波幅值

96、，按同一比例改變各脈沖寬度即可。</p><p>　　圖4 用PWM波代替正弦半波</p><p>　　2、 PWM逆變電路及其控制方法</p><p>　　目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。逆變電路是PWM控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場合。</p><p>　　PWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實用的幾乎都是電壓型。&l

97、t;/p><p>　　輸出波形作調(diào)制信號，進行調(diào)制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；等腰三角波應(yīng)用最多，其任一點水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對稱；與任一平緩變化的調(diào)制信號波相交，在交點控制器件通斷，就得寬度正比于信號波幅值的脈沖，符合PWM的要求。</p><p>　　調(diào)制信號波為正弦波時，得到的就是SPWM波；調(diào)制信號不是正弦波，而是其他所需波形時，也能得到等效的PW

98、M波。</p><p>　　結(jié)合IGBT 單相橋式電壓型逆變電路對調(diào)制法進行說明：如圖5，設(shè)負載為阻感負載，工作時V1和V2通斷互補，V3和V4通斷也互補。</p><p>　　控制規(guī)律：μo正半周，V1通，V2斷，V3和V4交替通斷，負載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段為正，一段為負，負載電流為正區(qū)間，V1和V4導(dǎo)通時，μo等于Μd，V4關(guān)斷時，負載電流通過V1和VD3續(xù)流，μo

99、=0，負載電流為負區(qū)間，io為負，實際上從VD1和VD4流過，仍有μo=Μd，V4斷，V3通后，io從V3和VD1續(xù)流，μo=0，μo總可得到Μd和零兩種電平。μo負半周，讓V2保持通，V1保持?jǐn)?，V3和V4交替通斷，μo可得-Μd和零兩種電平。</p><p>　　圖5 單相橋式PWM逆變電路</p><p>　　單極性PWM控制方式（單相橋逆變）：</p><p&

100、gt;　　在μr和μc的交點時刻控制IGBT的通斷。μr正半周，V1保持通，V2保持?jǐn)?，?dāng)μr>μc時使V4通，V3斷，μo=Μd，當(dāng)μr<μc時使V4斷，V3通，μo=0。μr負半周，V1保持?jǐn)?，V2保持通，當(dāng)μr<μc時使V3通，V4斷，μo= -Μd，當(dāng)μr>μc時使V3斷，V4通，μo=0，虛線μof表示μo的基波分量。波形見圖6。</p><p>　　圖 6 單極性PWM控制

101、方式波形</p><p>　　雙極PWM控制方式可以根據(jù)同樣的原理得到相似的結(jié)論，波形如圖7：</p><p>　　圖 7 雙極性PWM控制方式波形</p><p>　　單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采用雙極性調(diào)制。</p><p><b>　　3、 SG3525</b></p><p>

102、;　　SG3525是電流控制型PWM控制器，電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號與誤差放大器輸出信號進行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化，并經(jīng)過驅(qū)動N溝道功率MOSFET輸出升高的高頻脈沖電壓。 由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。</p>

103、<p>　　SG3525是脈沖寬度調(diào)制器控制集成電路,具有集成基準(zhǔn)電壓，振蕩器同步，軟啟動時間控制，輸入欠電壓鎖定等功能。SG3525的引腳如圖8所示。</p><p>　　SG3525的內(nèi)部具體框圖9：</p><p>　　圖9 SG3525內(nèi)部框圖</p><p>　　SG3525引腳功能及特點簡介：</p><p>　　

104、1.Inv.inpμt(引腳1)：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補償信號輸入端（引腳9）相連，可構(gòu)成跟隨器。 2.Noninv.inpμt(引腳2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號。根據(jù)需要，在該端與補償信號輸入端（引腳9）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。 3.Sync(引腳3)：振蕩器外接同步信號輸入端。該

105、端接外部同步脈沖信號可實現(xiàn)與外電路同步。 4.OSC.Oμtpμt(引腳4)：振蕩器輸出端。 5.CT(引腳5)：振蕩器定時電容接入端。 6.RT（引腳6）：振蕩器定時電阻接入端。 7.Discharge(引腳7)：振蕩器放電端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。 8.Soft-Start(引腳8)：軟啟動電容接入端。該端通常接一只5 μF 的軟啟動電容。 9.Compens

106、ation(引腳9)：PWM比較器補償信號輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分</p><p>　　特點如下：（1）工作電壓范圍寬：8—35V。（2）5.1（1 1.0%）V微調(diào)基準(zhǔn)電源。（3）振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz¬—400KHz.（4）具有振蕩器外部同步功能。（5）死區(qū)時間可調(diào)。（6）內(nèi)置軟啟動電路。（7）具有輸入欠電壓鎖定功能。（

107、8）具有PWM瑣存功能，禁止多脈沖。（9）逐個脈沖關(guān)斷。（10）雙路輸出（灌電流/拉電流）： mA(峰值)。</p><p>　?。?）SG3525的工作原理：　　SG3525 內(nèi)置了5.1V精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至 1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。SG3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時鐘信號同步，為設(shè)計提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge

108、引腳之間加入一個電阻就可以實現(xiàn)對死區(qū)時間的調(diào)節(jié)功能。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容?！　G3525的軟啟動接入端（引腳8）上通常接一個5 μF的軟啟動電容。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。此時，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動電容充電至其上的電壓