發(fā)布時間：2018-09-06 07:03

【摘要】：全球范圍內(nèi)大氣污染的程度越來越嚴(yán)峻,隨著我國中東部地區(qū)近幾年多次出現(xiàn)大范圍的霧霾天氣。其中工業(yè)廢氣隨意排放是造成霧霾天氣的罪魁禍?zhǔn)?工業(yè)廢氣不僅污染環(huán)境,而且是一種有毒氣體。黨的十八大提出,把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位,因此,設(shè)計出一種新型的廢氣處理裝置就顯得刻不容緩了。論文研究并設(shè)計了一種應(yīng)用于工業(yè)廢氣處理的介質(zhì)阻擋放電(DBD)型等離子電源。對該裝置供電電源等效電路、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、阻抗匹配、主功率電路參數(shù)計算、調(diào)節(jié)功率的方式、頻率跟蹤等關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了理論分析,利用分析結(jié)果設(shè)計出一臺功率為2kW的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),樣機(jī)的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明了理論分析的正確性以及裝置的實(shí)用價值。本文主要工作如下:1.廢氣處理裝置供電電源使用的逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究。分別對介質(zhì)阻擋放電(DBD)型等離子電源中經(jīng)常用到的兩種負(fù)載諧振逆變電路拓?fù)溥M(jìn)行理論分析,最后選用了串聯(lián)諧振逆變電路拓?fù)渥鳛镈BD型等離子電源的逆變拓?fù)洹?.介質(zhì)阻擋放電(DBD)型等離子電源調(diào)功方式選擇與研究。通過對介質(zhì)阻擋放電(DBD)型等離子電源中常用到的幾種調(diào)功方式進(jìn)行比較,最后選用PWM調(diào)功作為本設(shè)計的調(diào)功方式。3.介質(zhì)阻擋放電(DBD)型等離子電源阻抗匹配研究與分析。在對理想變壓器分析的基礎(chǔ)上,對實(shí)際變壓器進(jìn)行建模和分析,最后給出了實(shí)際變壓器測量與計算的方法。4.介質(zhì)阻擋放電(DBD)型等離子電源控制策略研究。對串聯(lián)諧振逆變電路的工作狀態(tài)進(jìn)行了分析,提出一種PWM調(diào)功方式作為廢氣處理供電電源輸出功率控制方式。5.阻擋放電(DBD)型等離子電源頻率跟蹤控制電路研究。在現(xiàn)有的頻率跟蹤電路基礎(chǔ)上,提出一種基于CD4001的頻率跟蹤控制電路,實(shí)現(xiàn)了功率開關(guān)管工作頻率與諧振網(wǎng)絡(luò)中諧振頻率近似相等,使逆變器工作在弱感性工作狀態(tài)。最后,應(yīng)用上述分析結(jié)果制作出一臺功率為2kW、頻率為40kHz的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),根據(jù)對實(shí)驗(yàn)波形的分析,驗(yàn)證了理論分析的正確性和可行性。
[Abstract]:The degree of global air pollution is becoming more and more severe, with the occurrence of a large range of haze weather in the central and eastern part of China in recent years. Industrial exhaust emission is the main culprit of haze weather. Industrial waste gas not only pollutes the environment, but also is a toxic gas. The 18th National Congress of the Communist Party of China put the construction of ecological civilization in a prominent position, so it is urgent to design a new type of waste gas treatment device. This paper studies and designs a dielectric barrier discharge (DBD) plasma power supply for industrial waste gas treatment. Some key technical problems, such as equivalent circuit of power supply, topology, impedance matching, parameter calculation of main power circuit, mode of adjusting power, frequency tracking and so on, are theoretically analyzed. An experimental prototype with power of 2kW is designed by using the analysis results. The actual operation results of the prototype prove the correctness of the theoretical analysis and the practical value of the device. The main work of this paper is as follows: 1. Research on topology of inverter circuit used in power supply of waste gas treatment device. The topology of two kinds of load resonant inverter used in dielectric barrier discharge (DBD) plasma power supply is analyzed theoretically. Finally, the series resonant inverter topology is selected as the inverter topology of DBD type plasma power supply. Selection and Research of Power regulating Mode for dielectric Barrier discharge (DBD) Plasma Power supply. Through the comparison of several kinds of power regulation methods commonly used in dielectric barrier discharge (DBD) plasma power supply, the power regulation mode of PWM is chosen as the power regulation mode of this design. Impedance matching study and Analysis of dielectric Barrier discharge (DBD) Plasma Power supply. Based on the analysis of the ideal transformer, the actual transformer is modeled and analyzed. Finally, the method of measuring and calculating the actual transformer is given. Study on Control Strategy of dielectric Barrier discharge (DBD) Plasma Power supply. The working state of series resonant inverter circuit is analyzed, and a PWM power regulation mode is proposed as the output power control mode of exhaust gas treatment power supply. Research on Frequency tracking Control Circuit of Barrier discharge (DBD) Plasma Power supply. Based on the existing frequency tracking circuit, a frequency tracking control circuit based on CD4001 is proposed. The frequency of the power switch is approximately equal to the resonant frequency in the resonant network, which makes the inverter work in a weak inductive state. Finally, an experimental prototype with a power of 2 kW and a frequency of 40kHz is made by using the above analysis results. The correctness and feasibility of the theoretical analysis are verified by the analysis of the experimental waveforms.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN86

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本文編號：2225607