基于DSP实现医疗固体废物无害化处理用等离子体电源的研究

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随着等离子体应用研究的发展,现利用低温等离子体对医疗固体废物处理的技术已经逐渐开始受到重视,并具有十分广阔的前景。传统的医疗固体废物处理二次污染严重,处理效率低,成本较高,而低温等离子体处理医疗固体废物具有处理速度快、处理效率高、无二次污染、设备成本低优点。本课题针对医疗固体废物传统处理方法存在的缺陷以及等离子体处理的优点进行描述,研究开发了低温等离子体处理医疗固体废物无害化系统。由于低温等离子体的稳定性、产生量和密度都与电源的负载特性、工作性能参数、反馈、匹配电路等有着密切的关系,所以本文重点研究等离子体医疗固体废物处理电源。  针对传统处理方法存在的问题,本文采用:在高压直流上叠加高频电压交流脉冲的基础上调节可变电容改变电路阻抗和多反馈闭环系统的医疗固体废物无害化处理等离子体装置。在高压直流条件上叠加一个高频高压的交流,这样可以产生一个可以快速上升沿的交流高频高压电源,这里采用在直流电压上加上上升率大于200V/us、峰值超过1KV的交流电压,这样就可以把辉光放电转化为流光放电,将产生所需等离子的范围扩大。调节可变电容,改变负载回路上的阻抗,以达到所需等离子的要求。采用将静电探针采集的数据处理后送入控制器,调节Buck电路的输出电压。分别采用电流霍尔传感器和电压霍尔传感器采集电流、电压信号,将采集处理后的电流、电压信号信息送入控制器,再由控制器去调节电路满足产生更佳低温等离子体的需求,这样就形成可靠的反馈系统,实时监测电源的工作。  本电源由三相全波整流电路、经LC滤波电路、BUCK直流斩波调压电路、全桥逆变电路、高频变压器部分、控制器电路、反馈电路、保护电路和缓冲电路等主要模块组成。在反馈部分采用电压电流双反馈和双静电传感器采集等离子数据反馈到控制系统中,这样形成闭环控制系统。电源参数为:输入部分电压为380V交流点,频率为50HZ;输出部分电压为15~25kV可调电压,频率为10~20kHz可调工作频率,功率5~15kW之间。  文章对一些主要的电路进行了理论分析和元器件的选择,并利用Matlab/Simulink建立了系统各模块的仿真模型。通过仿真波形和实际波形说明电路的实用性。描述了电源系统的软件与控制方法,验证了电路采用的控制方法的可行性,并且通过电源实际中的应用,表明电源具备较好的控制性能,系统运行稳定,达到理想的低温等离子的条件。
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