梯形激勵下的臭氧發(fā)生器供電電源的研究.pdf

1、臭氧因其獨(dú)特的物理性質(zhì)被廣泛的應(yīng)用于生活、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療保健等眾多領(lǐng)域。臭氧的產(chǎn)生主要有電解法、紫外線照射法、放射化學(xué)法和介質(zhì)阻擋放電法，其中介質(zhì)阻擋放電法因其獨(dú)特的優(yōu)勢被現(xiàn)代科研工作人員廣泛的采納。
　　現(xiàn)階段，DBD型臭氧發(fā)生器的供電電源大多采用串并聯(lián)諧振式逆變電源，通過調(diào)節(jié)施加在臭氧發(fā)生器上的正弦或準(zhǔn)正弦激勵的幅值和頻率來調(diào)節(jié)發(fā)生器的放電功率，進(jìn)而調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量。但DBD型臭氧發(fā)生器放電的效率與發(fā)生器端電壓幅值及充電階

2、段與放電階段所占時(shí)間比密切相關(guān)，即只有充電階段在整個(gè)工作周期內(nèi)所占時(shí)間比少且在放電階段發(fā)生器上電壓維持在較高電壓值（該數(shù)值取決于放電管的耐壓）時(shí)，臭氧發(fā)生器才可能得到較高的放電效率。因此從這個(gè)角度看，采用正弦波作為DBD型臭氧發(fā)生器的激勵源，并不是一種高效的激勵源。為解決這一問題，本文主要從尋求新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來產(chǎn)生高效激勵源、電源系統(tǒng)主要電氣量的電氣調(diào)節(jié)特性、多功能硬件回路的實(shí)現(xiàn)和采用數(shù)字信號處理器進(jìn)行數(shù)字化控制等四個(gè)方面，對DBD型臭氧

3、發(fā)生器供電電源進(jìn)行了研究與探討，本文的主要研究工作分成了以下幾個(gè)部分:
　　(1)為滿足后續(xù)供電電源的設(shè)計(jì)需求，本文對DBD型臭氧發(fā)生器的等效模型和DBD型臭氧發(fā)生器的介質(zhì)參數(shù)的測量進(jìn)行了分析。結(jié)合目前國內(nèi)外對等效模型的研究，建立了一個(gè)能夠準(zhǔn)確預(yù)測DBD型臭氧發(fā)生器負(fù)載特性的連續(xù)等效模型，將臭氧發(fā)生器等效為介質(zhì)電容與非線性電阻相串聯(lián)的等效電路模型;為獲得DBD型臭氧發(fā)生器的負(fù)載參數(shù)，本文分析了目前廣泛被采用的Lissajous圖形

4、測量法，采用多組測量的方法對Lissajous圖形中指定的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，獲得了比較準(zhǔn)確的DBD型臭氧發(fā)生器負(fù)載參數(shù)。
　　(2)本文利用能反映介質(zhì)阻擋放電電路時(shí)空關(guān)系的等效電路對常用的激勵（正弦波、方波、三角波、梯形波）下介質(zhì)阻擋放電電路(Dielectric Barrier Discharge: DBD)的放電效率進(jìn)行了分析，得出了交變梯形激勵是一種非常適合DBD負(fù)載的一種激勵源。在梯形激勵合成思路的基礎(chǔ)上，尋求了一種能夠在D

5、BD負(fù)載上產(chǎn)生交變梯形波的雙頻諧振式逆變供電電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　(3)基于這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了逆變電路中各個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動時(shí)序，確保了DBD型臭氧發(fā)生器上的激勵為交變梯形激勵源同時(shí)又能方便實(shí)現(xiàn)調(diào)功的需求;分析了該供電電源在不同模態(tài)下的等效運(yùn)行圖，獲得了逆變電源在不同模態(tài)下的數(shù)學(xué)約束方程，求解出了臭氧發(fā)生器的主要電氣參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，分析了DBD型臭氧發(fā)生器主要電氣參數(shù)的電氣調(diào)節(jié)特性。
　　(4)本文采用DSP-TMS320F28

6、12為控制核心的全數(shù)字化的控制方式。采用了TMS320F2812的事件管理器產(chǎn)生PWM波的原理和死區(qū)調(diào)節(jié)電路為整個(gè)逆變電路提供了適合的驅(qū)動波形;同時(shí)本文也詳細(xì)的設(shè)計(jì)了整個(gè)供電電源的模塊硬件電路圖;對EMI濾波電路、單相不町控整流電路、LC濾波電路、雙頻逆變主電路的參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的公式推導(dǎo)，同時(shí)對各個(gè)電路的器件的型號選型進(jìn)行了分析。
　　(5)為驗(yàn)證本文所提出的梯形激勵下的DBD型臭氧發(fā)生器供電電源方案理論分析的正確性，本文從實(shí)