水中脉冲放电的晶闸管控制系统设计

论文摘要

水中放电等离子体(PPDW)具有高压、高密度和低温、低电离度的特点,水等液体介质在高功率脉冲放电作用下产生的声、光、热和机械效应等综合物理现象。本文在前人设计水中脉冲放电的基础上,对脉冲电源进行了改造、优化了充电回路的性能、提高了放电回路的稳定性。用晶闸管替代了以往的间隙点火开关,采用高压晶闸管系统来做开关,其特点就是能耐高压、门极信号采用微机控制系统进行调频。利用这种脉冲电源系统使水中脉冲放电能够安全稳定的运行,实现电路的智能控制。本文简单设计了晶闸管的门极控制系统,其功能要实现电路的频率调节、总开关的控制、频率显示等。在进行制作时需要考虑控制系统与高压部分的电气连接,对单片机功能的了解以及熟练掌握控制程序的编写。通过软件模拟与仿真、线路与器件的布局以及电路板的制作与焊接。制版成功后参考频率输出波形来进行分析,实现频率范围在0～100Hz、两路晶闸管的控制信号能够互补。在实验中,采用电网电压作为能量输入,通过升压变压器、高压镇流、限流电阻以及高压储能器等来构建成微妙脉冲发生器,对放电间隙进行持续的水中脉冲放电。整个实验的电源电压控制范围在0～10KV,频率调节范围在0～100Hz。采用高压、电流探头采集实时波形,对放电回路的电压、电流波形进行分析与研究,从而得出水中脉冲放电的工作特性。最后能在此实验基础上实现更高频率的水中脉冲放电。本文采用了晶闸管系统的基础上,将一般的放电回路、高压储能器件和等离子体水中放电的技术结合在一起,研制出一套完整的设备,实现以水作为介质的、能稳定的进行水中脉冲放电。整个设备将实现智能化和统一性,通过简单的按钮操作来完成,保护了工作人员的安全操作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 等离子体技术的基本概述
• 1.2 水中放电技术的研究进展
• 1.3 本论文主要研究内容
• 2 水中脉冲放电的结构设计
• 2.1 水中放电电路的模型组成
• 2.2 高压脉冲电源的设计
• 3 微机控制系统
• 3.1 微机控制系统组成及工作原理
• 3.2 系统的硬件系统设计
• 3.3 微机控制系统的抗干扰设计
• 4 水中脉冲放电的实验结果与分析
• 4.1 实验测量及过程
• 4.2 实验装置及过程
• 4.3 实验波形
• 4.4 实验产品介绍
• 4.5 存在问题的分析与讨论
• 4.6 实验后期拓展设计
• 总结
• 致谢
• 参考文献