臭氧发生器电源控制系统及装配结构设计

摘要

臭氧是一种使用后没有污染、无公害的强氧化和消毒剂，被广泛的应用于工业生产和人民生活的方方面面。传统国内的大功率臭氧发生器的供电电源大多采用工频升压的方案或硬开关技术的逆变方案，整个电源系统存在功率开关管频率低、损耗大、占用空间大、噪声大，并且对外界的抗干扰能力差等缺点，使得臭氧发生器系统未能在国内得到很好的推广。
　　伴随着新型控制技术的出现和现代电力电子技术的日趋成熟，大功率、高频逆变器的应用范围越来越广泛。本文针对传统臭氧发生器电源存在的问题，以串联式负载谐振全桥逆变电源系统为基础来解决问题，并以工业中常用的介质阻挡放电型臭氧发生器为研究对象从臭氧发生器的原理和特点、电源系统频率自跟踪的控制、电源系统输出功率的控制以及整体的臭氧发生器供电电源配电柜三维模型的设计这四个方面入手，在高频大功率放电电源方面进行了较为深入的探讨和研究。
　　根据负载特性和功能转换原则，当供电电源输出的频率与负载谐振频率相同时，有功功率最大，效率最高，所以针对电源输出频率的跟踪，本文对比了锁相环频率跟踪技术，并使用采样直流母线电流求极性平均值跟踪频率技术的方法，来实现频率的自跟踪和控制;在功率的调节上，利用逆变调功技术改变频率进行PFM调制，提出利用BOOST电路SPWM调制，调高输出电压，达到改变输出功率的目的。在MATLAB平台下进行模型建立和数据仿真验证，验证了锁相环频率自动跟踪技术和功率调节两种技术实现方式的有效性。
　　完成了以PLC和Arduino单片机为主的控制系统的设计。采用西门子PLC与Arduino单片机，控制系统的启动和停止，并通过触摸屏实时监控有关技术参数。最后采用三维制图软件Solidworks完成了该电源系统控制柜以及主电路和控制电路的装配机械结构设计。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 臭氧及臭氧的制备技术

1．2 臭氧发生器电源的主要技术

1．2．1 介质阻挡放电

1．2．2 逆变频率跟踪技术

1．2．3 功率变换技术

1．3 电源配电柜概况和设计标准

1．4 主要内容

第二章 供电电源系统控制方法的研究和分析

2．1 供电电源主电路结构分析

2．2 频率跟踪和调节

2．3 输出功率的闭环调整

2．3．1 Buck电路调功分析

2．3．2 Boost电路调功分析

2．4 实验结果分析

2．5 供电电源控制电路设计

2．5．1 硬件设计

2．5．2 软件设计

2．6 本章小结

第三章 控制柜机械结构设计

3．1 三维制图软件Solidworks的使用和功能

3．2 控制柜设计的技术要求

3．3 控制柜三维实体建模

3．3．1 控制柜的尺寸确定

3．3．2 建模思路

3．3．3 控制柜模型的建立

3．4 本章小结

第四章 总结和展望

参考文献

致谢

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