摘 要随着我国现代化进程的进一步深入，雾霾等大气污染问题变得越来越突出。近几年媒体报道了很多关于雾霾、PM2.5超标、空气质量指数达到严重污染级别等大气污染问题，工业粉尘治理和室内空气净化的需求也随之越来越大。相比于传统使用化学药剂净化空气的方法，使用等离子体净化空气净化效率高，二次污染小。研究表明，使用高压脉冲放电产生等离子体比交流驱动产生等离子体的方法，具有活性物质产生效率更高，电子密度更大，放电更均匀等优点。本课题设计的高压脉冲电源有三级拓扑结构。第一级是功率因数校正与滤波单元，采用SANYO公司的升压主动式功率因数校正芯片STK760-213A-E。芯片内部集成开关管，通过调整电流的波形补偿电流电压的相位差，减小了输入电压、电流的谐波分量，提高了电源功率因数（PF），从而系统效率得到提高；第二级是全桥逆变单元，采用自带死区时间设置和软开关的相移全桥控制芯片UCC28950实现对四个IGBT开关管的驱动，从而实现直流到交流的全桥逆变，为第三级提供稳定可调节的高压输出；第三级是特斯拉脉冲变压器及放电装置单元，采用无磁芯特斯拉空芯变压器，避免了磁饱和的限制，产生符合设计目标的高压脉冲。课题对上述三个主要模块进行了原理分析，电路方案的设计，元器件的选型和相关参数的计算，数据波形的测试，并对测试结果进行了分析总结。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
图表目录 Ⅴ
第1章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本课题主要内容 2
第2章 功率脉冲电源基本原理 4
2.1系统整体方案设计 4
2.2功率脉冲电源的结构及储能形式 4
2.3 开关电源PWM控制技术 6
2.4 本章小节 8
第3章 功率因数校正与滤波单元 9
3.1EMI滤波与整流单元 9
3.1.1 EMI滤波整流基本原理 9
3.1.2 EMI滤波与整流单元方案设计 9
3.2 功率因数校正单元 10
3.2.1 功率因数校正原理及方法 10
3.2.2 功
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2# 
率因数校正方案设计 12
3.2.3 PFC电感参数设计计算 13
3.3 本章小结 16
第4章 电压可调全桥逆变模块 17
4.1逆变电路的基本原理 17
4.2全桥驱动电路的方案设计 18
4.3逆变电路的方案设计 22
4.4 输出电压控制单元 24
4.5 过载保护单元 25
4.6 本章小结 26
第5章 特斯拉脉冲变压器及放电装置 27
5.1特斯拉脉冲变压器基本原理 27
5.2特斯拉脉冲变压器方案设计 29
5.3电晕放电装置 31
5.4本章小结 32
第6章 测试结果与分析 33
6.1功率因数校正与滤波单元测试与分析 33
6.2 可调全桥逆变单元 34
6.3 电晕放电单元 36
6.4本章小结 37
第7章 总结与展望 38
7.1 总结 38
7.2 展望 39
致谢 40
参考文献 41
附 录 45
附录1 电路原理图和现场实物测试图 45
附录2 本科期间个人成果 46
附录3 英文原文 48
附录4 英文翻译 53
图表目录
图2. 1 系统整体框图 4
图2. 2 功率脉冲电源的结构 4
图2. 3 利用电容储存能量原理图 5
图2. 4 利用电感储存能量原理图 5
图2. 5 开关电源输出控制结构框图 6
图2. 6 PWM电压型控制系统结构框图 6
图2. 7 PWM电压型控制结构的传递函数 7
图2. 8 PWM电压、电流双闭环控制系统结构框图 7
图3. 1 EMI滤波整流原理图 10
图3. 2 Boost升压PFC原理图 11
图3. 3 PFC电路方案原理图 12
图3. 4 Vctl电压值和输出电压Vo的曲线图 13
图4. 1 逆变电路及其波形示意图 17
图4. 2 半桥逆变电路及其波形示意图 17
图4. 3 全桥逆变电路及其波形示意图 18
图4. 4 UC3525 PWM控制电路 19
图4. 5 RHO、RLO的输出驱动波形图 19
图4. 6 UCC3895的时序图 20
图4. 7 UCC28950 PWM控制电路原理图 20
图4. 8 UCC28950 时序图 21
图4. 9 最小脉冲TMIN与电阻 的关系图 21
图4. 10 全桥逆变电路原理图 22
图4. 11 输出电压控制电路 24
图4. 12 AD5228手动调压原理图 25
图4. 13 过流保护单元原理图 26
图5. 1 特斯拉初次级线圈示意图 27
图5. 2 特斯拉谐振耦合示意图 28
图5. 3 特斯拉线圈整体实物图 29
图5. 4 线圈绕组示意图 30
图5. 5 负电晕时电荷分布示意图 31
图5. 6 针板电晕放电结构示意 31
图6. 1 220V输入下输出电压电流测量结果 33
图6. 2 IR2186不同侧的对管驱动LHO和RLO输出波形 34
图6. 3 IR2186同一侧开关管驱动RHO和RLO输出波形 35
图6. 4 电晕放电装置 36
图6. 5 放电效果 36
图6. 6 不同流速下臭氧浓度 37第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
随着我国工业发展的深入化，环境污染问题也日趋严峻，尤其是大气污染问题更加严重突出。据国家环保局统计，2014年全国废气中污染物的排放量达4052.4万吨，国家投入空气治理资金达1.7万亿[1]。人们赖以生存的环境渐渐被破坏，对人类的可持续发展和基本生存产生了严重影响。
传统的空气污染治理方法主要是利用化学反应或物理过滤等方式实现空气净化。但是使用这些传统的方法存在着只能去除部分特定的污染物，而且在去除一种污染物质的时候，容易引入另外一种污染物，从而带来二次污染，不能实现彻底净化[23]。 因此，这些传统的环境污染治理方法已经难以满足人们生存和发展的要求，利用高压脉冲放电产生的等离子体来进行净化空气，已经成为治理环境污染的一种新兴方法[4]，而且备受研究人员的关注，已经成为重要的研究目标之一。
利用高压脉冲放电产生的活性物质进行净化空气的方法，一方面利用放电生成的活性物质将污染物氧化分解[5]，另一方面利用电极放电直接使污染物分解，实现了完全净化的目的。该方法不针对特定污染物，具有广泛的适应性，而且具有治理污染物彻底，处理周期短等优点。相比于传统的高压交流驱动，高压脉冲电源放电更均匀，电子密度更大，真空紫外、氧原子等活性物质生成效率更高。高压脉冲电源的脉冲放电过程要求较高的脉冲电压幅值、较高的放电速率以及较陡的上升沿[67]。
本课题研究的高压脉冲电源来自教师的国家自然科学基金面上研究项目“两种声波协同臭氧、紫外清洗与降解蔬果药残的机理研究(11274092)”。

原文链接：http://www.jxszl.com/dzxx/dzkxyjs/48241.html