低温等离子体液相氧化废水污染物高频高压电源的研究

摘要

随着现代工业的发展，人类活动的不断扩大以及社会对环境的忽视，造成了越来越严重的环境污染问题。水体中的大量污染物严重威胁着人类自身的健康。低温等离子体液相氧化技术作为一项新开发的污水处理技术，具有能耗低、效率高，快捷简便的特点，本电源就是为了探索适合我国国情的经济有效的工业化治理途径而研制的。 本文通过对现今各种污水处理技术的比较，说明脉冲电晕法作为一种新兴的污水处理技术，具有良好应用前景。但由于现有脉冲电晕法等离子体电源设备的缺点，只停留在实验室阶段不能大规模的工业化实践应用，故根据脉冲电晕法现有的实验规律和脉冲电源的缺点，设计了一种新型的高频高压交直流叠加等离子体电源。该电源采用固态开关代替原有的火花隙开关并采用高频交直流叠加技术，使脉冲电晕等离子体技术可望推广到工业化实践应用阶段。 电源采用交直流电源叠加的方式，交直流叠加可以产生稳定、宽范围和有效的流光。交流电压使放电增强，单脉冲注入能量增大，产生自由基增多，因而氧化降解量增加。直流基压驱使阳离子和电子离开流光通道，在更大的范围内发生复合反应，自由基分布更广，与污染物等接触增加，因而处理效果增强。 电源交流部分采用串联负载串联谐振的工作方式，电源直流部分采用并联负载串联谐振的工作方式。在谐振升压的同时可以实现逆变电路开关管的零电流关断，减少开关损耗和散热器的体积。同时串联电感的应用使电源可以可靠的工作在负载频繁放电的条件下。 通过在校内中型试验平台上的实验表明，该电源工作稳定，能够产生有效稳定的流光，具有很强的氧化效果，特别是在加入催化剂的条件下，起到显著的污水净化效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章引言

§1.1前言

§1.2污水处理的途径及其优劣

§1.3污水处理技术

1.3.1常规的污水处理技术

1.3.2低温等离子体污水处理技术

§1.4液电等离子体污水处理技术的研究进展

1.4.1国内研究进展

1.4.2国外研究进展

§1.5本课题的主要研究内容

第二章等离子体电源放电机理

§2.1等离子体概述

§2.2产生等离子体的方法

§2.3等离子体电源的研究

2.3.1功率半导体开关

2.3.2晶闸管并联脉冲电源的仿真

2.3.4小功率实验平台的搭建

2.3.5锐化磁开关

2.3.6旋转火花隙开关

2.3.7脉冲电源的优缺点和等离子体电源的要求

§2.4等离子体电源放电模式的研究

2.4.1电晕放电

2.4.2辉光放电

2.4.3流光放电

2.4.4火花放电

§2.5等离子体电源交直流叠加电晕放电

§2.6等离子体电源处理污水的化学机理

§2.7小结

第三章等离子电源系统的工作原理

§3.1概述

§3.2反应器负载的分析

§3.3交流电源的原理分析

3.3.1交流电源的主电路结构

3.3.2串联RLC等效谐振电路原理分析

3.3.3交流侧谐振电路工作状态分析

§3.4直流电源的原理分析

3.4.1直流电源的主电路结构

3.4.2并联RLC等效谐振电路原理分析

§3.5交直流叠加电路的工作原理分析

§3.6等离子体电源交直流叠加的仿真

第四章电源主电路和控制电路

§4.1负载的电路等效模型及参数

§4.2等离子体电源交流部分的参数设计

4.2.1逆变电路参数设计

4.2.2高频变压器的参数设计

4.2.3直流环节滤波电路的参数设计

4.2.4整流电路的参数设计

§4.3等离子体电源直流部分的参数设计

§4.4交直流叠加电路的参数设计及实现

§4.5触发和控制电路的设计及实现

4.5.1晶闸管的触发电路

4.5.2逆变控制电路

§4.6抗干扰设计

4.6.1电源主电路的抗干扰设计

4.6.2控制电路的抗干扰设计

§4.7功率母线技术

第五章实验结果及波形分析

§5.1电源的调试实验结果

§5.2负载工作状态分析

§5.3交流电源的实验结果

§5.4交直流叠加等离子体电源实验结果

第六章结论

§6.1现今污水处理面临的问题

§6.2污水治理反映出的问题

6.2.1国外经验

6.2.2国外经验的启示

§6.3实验结论与展望

参考文献

附录A

作者简历