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大功率臭氧发生器逆变电源的研究与设计

作　者: 董燕龙
导　师: 刘华毅
学　校: 大连理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 介质阻挡放电 串联谐振 软开关 移相PWM控制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来,臭氧作为一种具有极强氧化能力和杀菌能力的无污染强氧化剂,已被广泛应用在与人们生活和生产息息相关的各个行业中。工业上用的大功率臭氧发生器主要采用介质阻挡放电来大量产生臭氧,本文主要研究臭氧发生器的供电电源,与传统的工频直接升压法相比,中高频臭氧发生器电源具有效率高、体积小和低功耗的优点,是臭氧发生器电源的发展方向。论文主要的工作包含如下4个方面：(1)主电路的研究与设计。通过对臭氧发生器容性负载的分析,利用补偿谐振电感构成谐振电路,并通过对串联谐振电路和并联谐振电路两种谐振电路的分析和比较,选择串联谐振电路作为大功率臭氧发生器逆变电源的主电路结构。(2)控制电路电路的研究与设计。通过阻性、感性、容性三种移相PWM控制方式的详细分析,根据所选择的由IGBT构成的串联谐振主电路结构,采用了容性移相PWM控制方式,可以实现IGBT的零电流开关,同时根据臭氧发生器电源谐振频率可能变化的特点,设计了频率跟踪电路,这样能够最大程度的实现开关管的软开关,提高整个电源的效率。(3)电源实际设计。本文给出了电源各部分详细的设计过程,电源系统主要包括：输入整流滤波电路、全桥逆变电路、中频变压器、频率跟踪电路、控制电路、驱动电路、保护电路、辅助电源等。(4)电源仿真分析。利用功能强大的Saber仿真软件对所设计的电源设计进行了仿真分析,充分验证其设计的正确性和可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题的研究背景及意义  9
  1.2 介质阻挡放电法  9-11
    1.2.1 介质阻挡放电的基本原理  9-10
    1.2.2 介质阻挡放电的放电参数  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 本文的主要内容  12-14
2 DBD型臭氧发生器电源主电路研究  14-21
  2.1 DBD型臭氧发生器主电路拓扑结构  14-18
    2.1.1 串联谐振电路分析  15-16
    2.1.2 并联谐振电路分析  16-18
    2.1.3 串联谐振电路和并联谐振电路的比较  18
  2.2 串联谐振主电路工作情况分析  18-21
3 DBD型臭氧发生器电源控制方式研究  21-35
  3.1 串联谐振DBD电源调功方式分析  21-22
    3.1.1 直流调功  21
    3.1.2 逆变调功  21-22
  3.2 移相PWM控制方式研究  22-27
    3.2.1 阻性移相PWM控制方式  23-24
    3.2.2 感性移相PWM控制方式  24-26
    3.2.3 容性移相PWM控制方式  26-27
  3.3 频率跟踪方式研究  27-35
    3.3.1 频率跟踪的必要性  27-29
    3.3.2 基于PI调节的频率跟踪技术  29-35
4 串联谐振DBD型臭氧发生器逆变电源设计  35-55
  4.1 电源总体设计  35-36
  4.2 输入整流滤波电路的设计  36-38
    4.2.1 三相不可控整流桥的选取  37
    4.2.2 输入滤波电容的选取  37-38
    4.2.3 输入滤波电感的设计  38
  4.3 逆变电路的设计  38-40
    4.3.1 功率开关管的选择  38-39
    4.3.2 附加谐振电感的计算  39-40
    4.3.3 缓冲吸收电路的设计  40
  4.4 中频变压器的设计  40-45
    4.4.1 变压器磁芯的选择  41-44
    4.4.2 变压器绕组的计算  44
    4.4.3 变压器的绝缘  44
    4.4.4 变压器的磁芯防饱和  44-45
  4.5 控制电路设计  45-48
    4.5.1 UC3875芯片介绍  45-46
    4.5.2 电源工作频率设定  46
    4.5.3 死区时间设定  46-47
    4.5.4 软启动设定  47
    4.5.5 电压反馈回路设计  47-48
  4.6 驱动电路设计  48-52
    4.6.1 2SD315A驱动器介绍  48-49
    4.6.2 2SD315A驱动器的特点  49-50
    4.6.3 2SD315A驱动电路设计  50-52
  4.7 辅助电源设计  52-55
    4.7.1 工作原理  53
    4.7.2 主要参数设计  53-55
5 电源仿真分析  55-67
  5.1 Saber软件介绍  55
  5.2 主电路的仿真与分析  55-61
  5.3 移相控制与驱动电路的仿真与分析  61-62
  5.4 频率跟踪电路的仿真与分析  62-64
  5.5 辅助电源的仿真与分析  64-67
结论与展望  67-68
参考文献  68-70
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  70-71
致谢  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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