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近十年来,臭氧在医疗卫生、污水处理、化工生产、饮水消毒等领域所展现出来的环保作用,使人们日益感受到了它的存在价值和发展前景。因此,依靠人工大量生产臭氧已成为了一种必然趋势。然而,对于一款结构固定的臭氧发生器,其能否大幅度地提高产量,主要取决于臭氧发生器逆变电源系统的高频高压要求。鉴于此,本文以介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器为目标对象,对其放电电源进行了负载特性研究与软硬件设计。 本文的工作与贡献如下所示: (1)论文通过对国内外关于臭氧发生器电源研究现状的分析,在现有的逆变电源工作原理的基础上,提出了基于DSP控制的高频高压臭氧发生器电源技术方案。 (2)论文根据臭氧发生器的等效模型,对臭氧发生器的负载特性进行了研究,并给出了负载在放电阶段和未放电阶段的定量分析方程。同时,在定量分析的基础上,探讨了臭氧发生器负载对高频高压放电电源的要求。 (3)结合臭氧发生器的负载特性和DSP控制技术,给出了高频高压电源系统的总体设计方案,包括主回路和控制回路两部分。其中,主回路包括:三相电源、三相整流电路、LC滤波电路、全桥逆变电路、升压电路和负载电路。控制回路包括:DSP最小系统、逆变器PWM驱动电路、信号(电流、电压、频率)采样电路、故障检测电路和通讯接口电路。 (4)基于一款由中合元环保技术开发有限公司所生产的通用大型水冷臭氧发生器H&Y-COM1000E的负载参数指标,对电源系统的主回路部分进行了参数计算和器件选型。 (5)在Matlab软件上对电源系统的主回路部分进行了电路仿真,仿真曲线表明了参数计算和器件选型的准确性。 (6)在主回路参数计算的基础上,对系统的控制回路进行了详细地硬件设计。 (7)针对控制回路的功能结构,采用DSPTMS320F28335作为系统的主控芯片,以构成臭氧发生器电源系统中的交流信号采样、状态指示和相位调节系统,从而完成系统的软件编程设计,主要包括:系统循环主程序、PWM驱动与移相控制子程序、模拟量采集与处理子程序、PID功率调节子程序、锁相环频率跟踪子程序、故障诊断与显示子程序等。 (8)采用万用表对系统硬件电路进行测试,检测电路板的上电状态和线路导通情况。经检测发现,样机在上电后,通电指示状态良好、线路正常。 (9)对硬件电路进行了软件调试,包括:PWM驱动信号调试、移相整定功率输出调试、锁相环频率跟踪调试和整体输出实验调试。软件调试结果显示,基于DSP控制的高频高压臭氧发生器电源系统具有较好的正弦特性和抗干扰性,以及较低的谐波失真度。