湖南大學(xué)專區(qū)
基本信息
- 作品名稱：
- 基于移相控制的臭氧軟開關(guān)電源
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
臭氧軟開關(guān)電源以高效節(jié)能為目的，采用了新型主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并采用DSP作為主控制器，實(shí)現(xiàn)了逆變電路各個(gè)開關(guān)管的ZVS和ZCS軟開關(guān)功能，降低了裝備能耗，提升了開關(guān)管的可靠性。DSP通過PSPWM移相調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了輸出功率可調(diào)，從而可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)臭氧產(chǎn)量和濃度。采用了負(fù)載電流頻率跟蹤技術(shù)，使負(fù)載工作在串聯(lián)準(zhǔn)諧振狀態(tài)，提高了臭氧產(chǎn)量和濃度以及電源轉(zhuǎn)換效率。采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)了電氣參數(shù)顯示和故障診斷等功能。
- 詳細(xì)介紹：
提高生活用水與飲用水質(zhì)量，處理生活污水與工業(yè)廢水使之成為可用水，成為了全球環(huán)境保護(hù)與改善人類生存質(zhì)量的重要課題。國(guó)家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)已將臭氧消毒作為最有效的途徑，并大力推廣。臭氧特種電源作為臭氧發(fā)生裝置的核心及關(guān)鍵部件，其研究對(duì)臭氧發(fā)生、實(shí)現(xiàn)臭氧裝置產(chǎn)業(yè)化有著極其深遠(yuǎn)的意義。
臭氧軟開關(guān)電源以高效節(jié)能為目的，采用新的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和“DSP+觸摸屏”控制器，實(shí)現(xiàn)了主電路各開關(guān)管的ZVS和ZCS軟開關(guān)功能，從而提高了功率因數(shù)和電能轉(zhuǎn)化效率；通過移相調(diào)節(jié)PSPWM，實(shí)現(xiàn)了功率輸出可調(diào)，從而實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)臭氧產(chǎn)量和濃度。同時(shí)，采用觸摸屏實(shí)時(shí)顯示相關(guān)的電氣參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)故障診斷等功能。該電源由主電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制器、供電模塊等構(gòu)成，并將其高度集成于單塊電路板上，實(shí)現(xiàn)了電源的小型化。在設(shè)計(jì)中，采用TI的DSP處理器TMS320F28335和觸摸屏作為主控制器，并輔以外圍電路構(gòu)成控制系統(tǒng)。在主電路中，單相交流AC220V通過EMC濾波器后，進(jìn)行不可控全橋整流，整流輸出通過LC濾波后，得到穩(wěn)定的直流電壓，直流側(cè)再通過由6個(gè)IGBT開關(guān)管構(gòu)成的逆變主電路，產(chǎn)生方波電壓，該交流電壓通過中頻升壓器升壓后，加到臭氧發(fā)生管的兩端，進(jìn)行介質(zhì)阻擋放電，產(chǎn)生出臭氧。設(shè)計(jì)中，采用新型逆變電路拓?fù)?，即?個(gè)開關(guān)管構(gòu)成的全橋逆變電路的基礎(chǔ)上，在直流母線側(cè)增加了1個(gè)無極電容和2個(gè)IGBT管，通過算法控制此2個(gè)IGBT管的驅(qū)動(dòng)脈沖，實(shí)現(xiàn)逆變電路中開關(guān)器件的軟開關(guān)換流控制。本設(shè)計(jì)在綜合考慮臭氧產(chǎn)量和高功率因數(shù)基礎(chǔ)上，將開關(guān)頻率設(shè)定在10kHz左右，并采用負(fù)載電流頻率跟蹤技術(shù)，以滿足負(fù)載工作在串聯(lián)準(zhǔn)諧振狀態(tài)，提高整機(jī)效率。為了實(shí)現(xiàn)后臺(tái)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，設(shè)置了CAN工業(yè)總線接口，方便裝置實(shí)現(xiàn)無人值守控制。- 獲獎(jiǎng)情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎(jiǎng)
在本校“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中，獲得一等獎(jiǎng)；
在省第九屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中，獲得二等獎(jiǎng)。
