容性移相控制介质阻挡放电臭氧发生器逆变电源的研究

摘要

本文在广泛阅读了国内外介质阻挡放电(DBD)基础理论与方法的基础上，以介质阻挡放电型臭氧发生器容性移相PWM控制串联谐振负载式全桥逆变电路为研究对象，用时域分析法和基波分析法对等效电路进行了深入研究，并设计了一套基于ARM的控制系统方案。文中主要完成以下几个方面的工作： 1．通过对介质阻挡放电的串联谐振逆变电源及其调功方式的分析，并结合负载电流频率跟踪技术，将容性移相脉冲宽度调制全桥逆变串联谐振电路应用于DBD型臭氧发生器的供电电源。 2．通过对发生器工作过程的分析，建立了容性移相脉冲宽度调制的串联负载谐振式DBD臭氧发生器全桥逆变电源的时域分析法，它是计算设计DBD电源控制系统调节特性有力的工具。从调节特性可以得出通过脉冲宽度调制（即调节移相角）可控制电源功率的结论，这是设计其控制系统的理论依据。 3．把正弦电流源供电的介质阻挡放电电路的基波等效电路应用到容性移相脉冲宽度调制的臭氧逆变电源的分析中，同样得到了介质阻挡放电电路的调节特性；用基波分析法设计了一套臭氧发生器供电电源，并给出了设计流程。与时域法比较，虽然基波法的误差稍大，但它具有简单和使用方便的优点，是最有潜在应用价值的一种工程设计方法。 4. 建立了容性移相脉冲宽度调制全桥逆变串联谐振电路臭氧发生器电源的MATLAB仿真模型。对电源逆变桥的容性移相触发信号、移相调节特性（介质阻挡放电电路中主要电气量与移相角的关系曲线）、逆变桥输出电压和电流的关系、发生器工作过程波形等进行了大量的仿真分析。仿真结果证明了本文给出的方法的正确性（时域法误差小于2％，基波法误差小于8％）。 5．设计了一套基于ARM微处理器LPC2119的臭氧发生器数字化电源控制系统，实现了数字化和网络化控制。通过对电流的频率跟踪，结合发生器端电压的PID闭环控制，实现了容性移相PWM控制策略和功率调节。