【正文】 度和每半周產(chǎn)生第一個脈沖的時間不受電網(wǎng)電壓波動的影響。 下面說明 圖 41 電路 中的幾個元件的作用。因此負載 RL 上得到可控全波電壓 u o。當?shù)诙€梯形波開始后，又從頭開始產(chǎn)生 第二組脈沖。電容器再次充、放電，產(chǎn)生第二個尖脈沖電壓，當因此在一個梯形波內(nèi)產(chǎn)生一組脈沖，并在梯形波電壓降到零時，電容器上的電荷也放完。當 u c 上升到單結(jié)晶體管的峰點電壓 Up 時，單結(jié)晶體管導通，使電容器上的電荷經(jīng) R1 迅速放電，而在 R1 兩端產(chǎn)生第一個尖脈沖電壓。在觸發(fā)電路中，變壓器副 邊電壓經(jīng)單相橋式整流后得到電壓 u，再經(jīng)電阻 R1 和穩(wěn)壓管 D2 組成的穩(wěn)壓電路，在穩(wěn)壓管 D2 兩端得到一個近似湖南鐵道職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 20 的梯形波 U z。如果在電源電壓每個正半周的控制角α不同，輸出電壓平均值就會不穩(wěn)定，使發(fā)出觸發(fā)脈沖的時間與電源電壓互相配合，稱為觸發(fā)電路與主電路同步。 圖 41 所示為全控整流中的單結(jié) 晶體管觸發(fā)電路，其方式采用了單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路，其中單結(jié)晶體管的型號為 BT33。在整流變換過程中，其平均功率（或能量）是從交流側(cè)流向直流負載。 圖 38 變壓 器原理圖 變壓器的設計 根據(jù)“電力電子設備設計和應用手冊”，王兆安、張明勛主編，進行高頻升壓變壓器的設計。如果次級接上負載，次級線圈就產(chǎn)生電流 I2，并因此而產(chǎn)生磁通 ф2 ， ф2 的方向與 ф1相反，起了互相抵消的作用，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓 E1 減少，其結(jié)果使 I1增大，可見初級電流與次級負載有密切關系。 湖南鐵道職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 15 變壓器的原理 圖 38是電源變壓器的原理圖，當一個交流電壓 U1 加在初級線圈兩端時，導線中就有交變電流 I1 并產(chǎn)生交變磁通 ф1 ，它沿著鐵心穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路，在次級線圈中感應出互感電勢 U2，同時 ф1 也會在初級線圈上感應出一個自感電勢E1， E1 的方向與所加電壓 U1 方向相反而幅度相近，從而限制了 I1 的 大小。因此，變壓器之匝數(shù)比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標。基于鐵材的高導磁性，大部份磁通量局限在鐵心里，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當高程度之磁耦合。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。 一般指連接交流電源的線圈稱之為「一次線圈」 ；而跨于此線圈的電壓稱之為「一次電壓」。 高頻升壓電路 變壓器的概述 變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。 Fc濾波器的截至頻率。 π +θ≤ω t≤ 2π期間， 2T 和 3T 才導通。 θ≤ω t≤π期間， Oi 為正值， 1T 和 4T 才導通。 2）電感負載時 湖南鐵道職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 12 0≤ t＜ sT ／ 4， sT /2≤ t≤ 3 sT ／ 4 期間， 1D 、 4D 導通起負載電流續(xù)流作 用，在此期間 1T 、 4T 均不導通。為了有無功功率通道，逆變橋臂需要并聯(lián)二極管。 2) 輸出電壓為矩形波，電流波形與負載有關。兩種器件的開關損耗和電流相關，電流越大，損耗越高。 MOSFET 開關損耗與溫度關系不大，但 IGBT 每增加 100 度，損耗增加 2 倍。 水平段：有源區(qū)。 絕緣柵雙極晶體管的 主要 參數(shù)與特性： （ 1） 轉(zhuǎn)移特性 （ 2）輸出特性 它的三個區(qū)分別為： 靠近橫軸：正向阻斷區(qū)，管子處于截止狀態(tài)。但速度比 MOSFET 略低 IGBT 模塊達到 12001800A/18003300V 的水平（參考）。 ，耐壓高，電流大。 絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)的特點： 這種器件的特點是集 MOSFET 與 GTR 的優(yōu)點于一身?？梢?， IGBT 是以 GTR 為主導器件， MOSFET 為驅(qū)動器件的復合管， 圖 36所 示為 IGBT 的外形圖。 元器件的選擇 絕緣門極晶體管 IGBT 的介紹 IGBT 也是三端器件，它的三個極為漏極、柵極和源極。本設計是將 整流濾波后的直流電直接接到交流負載。 圖 35 電容濾波外特性曲線 名 稱 VO(空載 ) VO(帶載 ) 二極管反向最大 電壓 每管平均電流 半波整流 IO 全波整流、電容濾波 * O 湖南鐵道職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 9 橋式整流、電容濾波 * O 橋式整流、電感濾波 *使用條件： DC/AC 逆變 開關電源中的一個重要的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是把工頻整流后得到的直流電由電子開關變換成負載需要的交流電。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。當 Ｒ L很小，即 IL很大時，電容濾波的效果不好，見 圖 34濾波曲線中的 2。 圖 33 電容濾波電路波形 湖南鐵道職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 8 需要指出的是，當放電時間常數(shù) RLC 增加時， t1點要右移， t2點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減?。环粗?， RLC 減少時，導通角增加。所以在 t2到 t3時刻，二極管導電， Ｃ 充電， Vi=Vo 按正弦規(guī)律變化； t1 到 t2 時刻二極管關斷， Vi=Vo 按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為 RLC。所以剛過 ?t=?/2 時二極管仍然導通。指數(shù)放電起始點的放電速率很大。 當 v2 到達 ?t=?/2 時，開始下降。 湖南鐵道職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 7 圖 32 電容濾波電路 1）、濾波原理 若 v2處于正半周，二極管 D D3導通，變壓器次端電壓 v2給電容器 C 充電。本設計中電源是要產(chǎn)生高頻高壓電源，因而使用電容濾波。但其缺點是 ：存在鐵心，笨重、體積大，易引起電磁干擾，一般只適應于低電壓、大電流的場合。但其缺點是 采用它時，整流二極管中將流過較大的沖擊電流。 因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負載為阻感性負載）。 單相 橋式 全控整流電路具有輸出電流脈動小，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點。 下面分析為什么使用單相橋式可控整流電路： 單相 橋式 半控整流電路的優(yōu)點是：線路簡單、調(diào)整方便。 由以上分析可見，在 2u 的一個完整周期內(nèi)，流過負載 LR 的電流方向是相同的，負載上的電壓和電流波形如圖 31（ b）所示。這時 V1 和 V4 因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當 ωt=π 時， 2u 降為零， V1 又變?yōu)樽钄唷Ｓ捎诰чl管導通時管壓降很小，所以負載上的電壓 2o uu ? 。 u 2u GOO? t? t??2i Ou OO ? tuOi O? ?RLi Ou 1 u 2T rV 3 V 4V 1 V 2u Ou G( )b( )a 圖 31單相橋式可控整流電路 工作原理分析： 在電源電壓 2u 的正半周， V V4承受正向電壓，若晶閘管的控制極不加脈沖， V1 不導通，此時負載中沒有電流流過。 整流模塊介紹 由整流二極管構(gòu)成的整流器，由于其輸出電壓不可控的， 稱之為不可控整流；由晶閘管構(gòu)成的整流器，其輸出電壓是可控的，故稱為可控整流。 湖南鐵道職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 5 第 三 章 電路模塊分析與論證 單相全控整流濾波電路 鑒于消毒滅菌設備應用廣泛，既可以用于工業(yè)、醫(yī)療機構(gòu)、餐飲業(yè)等地的消毒滅菌，也可用與普通家庭。 濾波電感由外加電感和變壓器自身漏感組成，濾波電容由變壓器自身雜散電容和負載本身的電容組成。每個橋臂都由一個 IGBT 和與它反并聯(lián)的二極管組成。 控制電路由單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、 SPWM 驅(qū)動電路、基準正 弦波發(fā)生電路、頻率調(diào)節(jié)電路、過流過壓保護電路以及相應的顯示電路組成。 ④ 與高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌相比，滅菌時間短； ⑤ 與 1,2亞易記氧為主體的化學滅菌相比，操作溫度低，能夠廣泛應用于各種材料和物品的滅菌； ⑥ 特別是在切斷電源后，產(chǎn)生的各種活性粒子能夠在數(shù)毫秒內(nèi)消失，無需通風，同時，滅菌后的器械沒有藥物殘留 不會對操 作人員構(gòu)成傷害，安全可靠； 目前國內(nèi)外已將這一技術廣泛應用于包括食品加工和醫(yī)療衛(wèi)生在內(nèi)的諸多領域。 ② 大幅度的減少對醫(yī)療器械傷害，有效的延長了器械的使用壽命。 也有部分學者認為等離子體對細菌具有殺滅作用是上述作用合力的結(jié)果， 大多數(shù)氣體都能放電形成等離子體。 根據(jù)早期的實驗，相繼出現(xiàn)了各種有關機理的假說。大多數(shù)氣體都能夠放電形成等離子體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體，也叫非平衡態(tài)等離子體。 低溫等離子體的概念及原理 等離子的概念： 等離子體屬于物理概念 ,是自然界中存在的繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，它是氣 體在放電過程中產(chǎn)生大量的正負帶電粒子、電子和中性粒子以及自由基組成的表現(xiàn)出集體行為的一種準中性氣體。本文是利用等離子體能夠消毒的原理 ,并且針對現(xiàn)實中傳統(tǒng)的消毒殺菌技術存在的缺陷限制 ,設計了低溫等離子消毒電源 ,而介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體的效果直接與電源的電壓、頻率和波形相關。 High frequency inverter 湖南鐵道職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 目錄 摘要 .................................................................... I Abstract .............................................................. II 第 一 章 緒論 ............................................................ 1 低溫等離子消毒電源的提出 ......................................... 1 低溫等離子體的概念及原理 ......................................... 1 低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢 ......................................... 2 第 二 章 電路的整體設計 ................................................ 3 結(jié)構(gòu)框圖 ........................................................ 3 設計思路 ......................................................... 3 第 三 章 電路模塊分析與論證 ........................................... 5 單相全控整流濾波電路 ............................................. 5 整流模塊介紹 ............................................... 5 濾波電路 ................................................... 6 元器件的選擇 ............................................... 9 LC