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基于油水分离的高压脉冲电源的研究

刘洋  
【摘要】:本文介绍了从静电破乳延伸出的高压脉冲的破乳原理,提出采用等离子体技术进行电破乳的方法,讲述了高压脉冲破乳的基本反应过程,通过文献资料和初次实验总结归纳出所涉及电源需要的输入功率等参数。根据破乳中对脉冲的要求,设计高压脉冲电源主电路,并设计脉冲电源控制和保护的方案。 在电源整体设计中,包括了主电路拓扑和电源的操作回路设计,讲述了主电路的原理和设计理由,同时通过计算设计了主电路中主要器件参数的理论值,最后进行IGBT选型。在电源中TLT是重要的组成部分,论文中讲述了TLT的作用和基本的原理。 在电源的控制中包括了对SVPWM的控制设计和串联谐振电路控制原理的研究,讲述了SVPWM双闭环旋转坐标变换控制方式的原理,并根据双闭环反馈搭建的整流器模型来优化整流系统的阶跃响应。在对串联谐振充电的控制中,采用UC3867准谐振PWM控制芯片进行双频率的开关控制,保证脉冲电容器的准确高速充电。文中讲述了DSP2812对UC3867的控制逻辑关系,用来控制输出高压脉冲的频率,由于所涉及的火花隙开关的最高频率为1000Hz,设计的高压脉冲输出的频率最高也为1000Hz。之后根据文献资料讲述了设计同轴电极火花隙开关,保证火花隙开关的寿命和低电感低损耗,并讲述了RLC触发的火花隙开关的应用和触发原理。 控制电路的设计中主要包括2812外围电路和UC3867的控制电路,并根据控制算法所需的信号,选择了信号采集方式,设计了相应的信号调理电路。此外在硬件设计中包括IGBT的驱动电路、辅助电源的设计、过流保护和防浪涌等保护电路。 控制系统的软件设计主要包括使用TMS320F2812实现SVPWM的软件控制、高压脉冲频率控制、AD转换、FIR滤波器以及数字PID算法,并通过RS232实现通信。在SVPWM软件中,设计了以CAP1为基础的旋转矢量初始相位角确定的方法。在第5章中讲述了设计数字PID和数字滤波器FIR的原理。 在论文的最后通过SVPWM的控制方法,搭建了主电路的Simulink模型,包括SVPWM的控制模型,谐振充电等部分,并对其进行了仿真。同时,采用SIMtrix仿真了部分保护电路,并在论文的最后给出了仿真结果的波形图。


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