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基本信息

作品名称:
基于移相控制的臭氧软开关电源
大类:
科技发明制作B类
小类:
机械与控制
简介:

臭氧软开关电源以高效节能为目的,采用了新型主电路拓扑结构并采用DSP作为主控制器,实现了逆变电路各个开关管的ZVS和ZCS软开关功能,降低了装备能耗,提升了开关管的可靠性。DSP通过PSPWM移相调节,实现了输出功率可调,从而可实时调节臭氧产量和浓度。采用了负载电流频率跟踪技术,使负载工作在串联准谐振状态,提高了臭氧产量和浓度以及电源转换效率。采用触摸屏实现了电气参数显示和故障诊断等功能。

详细介绍:

提高生活用水与饮用水质量,处理生活污水与工业废水使之成为可用水,成为了全球环境保护与改善人类生存质量的重要课题。国家最新饮用水标准已将臭氧消毒作为最有效的途径,并大力推广。臭氧特种电源作为臭氧发生装置的核心及关键部件,其研究对臭氧发生、实现臭氧装置产业化有着极其深远的意义。
臭氧软开关电源以高效节能为目的,采用新的主电路拓扑结构和“DSP+触摸屏”控制器,实现了主电路各开关管的ZVS和ZCS软开关功能,从而提高了功率因数和电能转化效率;通过移相调节PSPWM,实现了功率输出可调,从而实时调节臭氧产量和浓度。同时,采用触摸屏实时显示相关的电气参数以及实现故障诊断等功能。该电源由主电路、驱动电路、控制器、供电模块等构成,并将其高度集成于单块电路板上,实现了电源的小型化。在设计中,采用TI的DSP处理器TMS320F28335和触摸屏作为主控制器,并辅以外围电路构成控制系统。在主电路中,单相交流AC220V通过EMC滤波器后,进行不可控全桥整流,整流输出通过LC滤波后,得到稳定的直流电压,直流侧再通过由6个IGBT开关管构成的逆变主电路,产生方波电压,该交流电压通过中频升压器升压后,加到臭氧发生管的两端,进行介质阻挡放电,产生出臭氧。设计中,采用新型逆变电路拓扑,即在4个开关管构成的全桥逆变电路的基础上,在直流母线侧增加了1个无极电容和2个IGBT管,通过算法控制此2个IGBT管的驱动脉冲,实现逆变电路中开关器件的软开关换流控制。本设计在综合考虑臭氧产量和高功率因数基础上,将开关频率设定在10kHz左右,并采用负载电流频率跟踪技术,以满足负载工作在串联准谐振状态,提高整机效率。为了实现后台机的远程监控,设置了CAN工业总线接口,方便装置实现无人值守控制。

获奖情况:

第十二届“挑战杯”作品 三等奖
在本校“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中,获得一等奖;
在省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中,获得二等奖。

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