【正文】 擾亂微生物的生存功能。 低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢 等離子體消毒滅菌技術(shù)幾乎具備了一種理想殺菌消毒法的全部條件： ① 其滅菌速度快，可大大提升被滅菌器械的利用率，方便于醫(yī)院進(jìn)行連臺手術(shù)。 ③ 由于其滅菌原理的更新，已經(jīng)跨入綠色環(huán)保的行列。 常用滅菌設(shè)備的使用及優(yōu)缺點(diǎn)對比 ： 滅菌技術(shù) 設(shè)備名稱 配套設(shè)備 適用物品 耗能 時(shí)間效率 廢氣排放 物品損耗 溫度 化學(xué)殘留 等離子體滅菌 等離子滅菌器 220V或380V 非液體類 少 較短 無 無 室溫 無 高溫蒸汽滅菌 蒸汽滅菌柜 蒸汽鍋爐 畏熱畏濕物品無法用 高 較短 有廢蒸汽 排放 高溫?fù)p耗 高 (115～135℃ ) 無 EO/CFC滅菌 環(huán)氧乙烷滅菌柜 殘留分解裝置 非液體類 較少 很長 有EO/CFC廢氣 較少 低（ 65℃左右） 有 消毒液浸泡 消毒清洗機(jī) 220V電源 不銹鋼、塑料 少 較長 有化學(xué)廢水 化學(xué)銹蝕 室溫 有 紫外線臭氧消毒 紫外 /臭氧消毒柜 220V電源 物品表面消毒 少 較長 有臭氧產(chǎn)生 無 室溫 無 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 二 章 電路的整體設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)框圖 低溫等離子體消毒滅菌電源主要有主電路和控制電路兩部分組成，其中 : 主電路由單相全控整流濾波電路、 SPWM 控制的 DC/AC 高頻逆變電路、 LC 濾波電路及高頻升壓電路組成。 圖 21 電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 設(shè)計(jì)思路 1. 整流濾波部分 輸入 220V單相 工頻電 源 ， 采用由 4 個(gè) 晶閘管 組成的 全橋可控 整流 電路， 經(jīng)整流濾波后輸出為略帶紋波的直流電壓 ； 2. 逆變部分 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 采用電壓型全橋 逆變電路， 由 四個(gè)橋臂 ,可以看成兩個(gè)半橋電路組合而成。可調(diào)直流電壓經(jīng) DC/AC 全橋逆變電路得到方波輸出； 濾波部分 逆變得到的方波經(jīng) LC（電感、電容）電路 濾波后得到正弦波輸出，送到高頻升壓電路。 LC 濾波后得到的正弦波經(jīng) 高頻升壓變壓器 升壓得到所需要的高壓正弦波。因此本論文的設(shè)計(jì)選擇單相電源。 為了更好的實(shí)現(xiàn)電源功能，本論文的設(shè)計(jì)采用后者。當(dāng) ωt=α 時(shí)，控制極加上觸發(fā)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 脈沖 Gu ， V1 導(dǎo)通，電流流經(jīng) V LR 、 V4。這時(shí) V2 和 V3 因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。 在 2u 的負(fù)半周， V V3 承受正向電壓，當(dāng) ωt=π+α 時(shí)， Gu 觸發(fā) V2而導(dǎo)通，電流流經(jīng) V LR 、 V3，負(fù)載上的電壓仍然為 2o uu ? 。當(dāng) ωt=2π 時(shí)， V2恢復(fù)阻斷狀態(tài)。 可控整流電路的主元件采用晶閘管時(shí)，其控制方式都采用相位控制。弱點(diǎn)是：輸出電壓脈動(dòng)沖大，負(fù)載電流脈沖大（電阻性負(fù)載 時(shí)），且整流變壓器二次繞組中存在直流分量 ,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。 且 單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路 ，在相同的負(fù)載下流過晶閘管的平均電流減小 三分之 一；功率因數(shù)提高了一半。 濾波電路 濾波電路的選擇 電 容 濾波電路的 優(yōu) 點(diǎn) ： 其適用于小電流負(fù)載 ； 電容濾波電路的外特性比較軟 ；且 電路簡單、體積小 、 成本低 。 電感濾波 的 優(yōu)點(diǎn) 有 ：整流二極管的導(dǎo)電角大，峰值電流小，輸出特性較平坦 。 綜上所述，可知電容濾波器適用于大電壓小電流負(fù)載，而電感濾波器適用于大電流低電壓負(fù)載。 電路分析 電容濾波電路如圖 32所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容 C。此時(shí)C 相當(dāng)于并聯(lián)在 v2上，所以輸出波形同 v2 ，是正弦波。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容 C 就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載 Ｒ L 放電。在剛過 ?t=?/2 時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。 在超過 ?t=?/2 后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來越快，當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。電容濾波過程見 圖 33。顯然。反之，當(dāng) Ｒ L很大，即 IL很小時(shí)，盡管 C 較小 , RLC 仍很大 ,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的 3。 圖 34 電容濾波的效果 2）、外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓 VO隨負(fù)載電流 IO的變化關(guān)系曲線如 圖 35所示。逆變器是將直流電變換成交流電的變換器。所以本設(shè)計(jì)采用的是無源逆變，且直流邊電壓無脈動(dòng)能輸出穩(wěn)定矩形波的電壓型逆變電路更適合本設(shè)計(jì)的需求。有時(shí)也將 IGBT 的漏極稱為集電極，源極稱為發(fā)射極。 絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)的圖形符號 N 溝道 P 溝道 圖 36 IGBT 外形圖 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 它的三個(gè)電極分別為門 極 G、集電極 C、發(fā)射極 E。 ，速度快，熱穩(wěn)定性好。 MOSFET 大，芯片面積只有 MOSFET 的 40%。 （ 370600V），可達(dá)到 150180KHz。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 爬坡區(qū)：飽和區(qū)，隨著負(fù)載電流 Ic 變化， UCE 基本不變，即所謂飽和 狀態(tài)。 （ 3）開關(guān)損耗： 常溫下， IGBT 和 MOSFET 的關(guān)斷損耗差不多。 開通損耗 IGBT 平均比 MOSFET 略小，而且二者都對溫度比較敏感，且呈正溫度系數(shù)。 電路分析 本論文采用的電路設(shè)計(jì)及逆變得到的波形圖如圖所示 ： : 1）直流側(cè)并聯(lián)大電容，直流電壓基本無脈動(dòng)。 3） 電感性負(fù)載時(shí)，需要提供無功功率。 2原理分析與特性： 1） 同單相半橋逆變電路相比，在相同負(fù)載的情況下，其輸出電壓和輸出電流的 幅值為單相半橋逆變電路的兩倍。 22somod TILdtdiLU ?? 3）阻感負(fù)載 RL 時(shí) 0≤θ≤ω t 期間， 1T 和 4T 有驅(qū)動(dòng)信號，電流 Oi 為負(fù)值， 1T 和 4T 不導(dǎo)通， 1D 、 4D 導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用， 0u =+ dU 。 π≤ω t≤π +θ期間， 2T 和 3T 有驅(qū)動(dòng)信號，由于電流 Oi 為負(fù)值， 2T 、 3T 不 導(dǎo)通， 2D 、 3D 導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作 用， 0u =－ dU 。 LC 濾波電路 濾波器輸出設(shè)計(jì) ,如圖 37所 示 設(shè)： F 為逆變器輸出頻率 (10KHz).Fk 最低次諧波電壓頻率（ 30 KHz）。 Fc=2Fk/(EBOEBO) Bo=lnUkim/Ukom Ukim:濾波器輸入端最低次諧波的電壓幅值 Ukom：濾波器輸出端最低次諧波的電壓幅值 F=10KHz Fk=30KHz （ Fc《 FK） 設(shè) Ukim=10V Ukom=3V Bo=lnUkim/Ukom = 圖 37 濾波器電路 圖 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 EBO=EBO=+ = Fc=2 30/ = 元件的計(jì)算 LoCo=1/(2π f)2 Lo/Co=（ ～ ） 2 選擇 Lo/Co（ ） 2 Lo=Uo1=168V 令 150V K=150/1000 = R=K2RL = 100MΩ = Lo= 103 =13mH Co/Lo=1/（ ） 2 Co= 濾波器輸出電壓 設(shè) CoR 并聯(lián)諧振為 Z2 Z=Z1+Z2 =JWLo+Z2 Z2=RL*1/JWCo/RL+1/JWCo 將 RL=37Ω Co= 解： ZL=() Z1=J2π *104**103 = U2=Z2/（ Z1+Z2） *U1 Z2/（ Z1+Z2） =（ ） /+() 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 =()/+J(*) =()/ ===()(1+)/()(1+) =1+=Z2/（ Z1+Z2） = U2=*168=201V 結(jié)論 電容選擇 CY22/234，電感選擇 SDCL2020D TYPE。當(dāng)一交流電流 (具有某一已知頻率 )流于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈問的「匝數(shù)比」所決定的。 大部份的變壓器均有固定的鐵心，其上繞有一次與二次的線圈。在一些變壓器中，線圈與鐵心二者間緊密地結(jié)合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。由于此項(xiàng)升壓與降壓的功能，使得變壓器已 成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)之一重要附屑物，提升輸電電壓使得長途輸送電力更為經(jīng)濟(jì)，至于降壓變壓器，它使得電力運(yùn)用方面更加多元化，可以如是說，倘無變壓器，則現(xiàn)代工業(yè)實(shí)無法達(dá)到目前發(fā)展的現(xiàn)況。為了保持磁通 ф1 的存在就需要有一定的電能消耗，并且電源變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時(shí)次級沒接負(fù)載，初級線圈中仍有一定的電流，這個(gè)電流我們稱為 “ 空載電流 ” 。當(dāng)次級負(fù)載電流加大時(shí) I1增加， ф1 也增加，并且 ф1 增加部分正好補(bǔ)充了被 ф2 所抵消的那部分磁通，以保持鐵心里總磁通量不變。 1. 變壓器設(shè)計(jì)的前提 根據(jù)圖 可得以下公式： 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 ?0U000001111jwcRLjwcRLjwLjwcRLjwcRL????? VU 1800 ? VUi 150? 2. 變壓器的設(shè)計(jì) 1）、輸入給定 VUi 180? AIi 7? kHzf 100 ? kVU 100 ? AI 70? ?? 2）、計(jì)算變壓器總功率 其中：變壓器效率η = 輸出功率 KWP 10 ? WPt 2250? 3）、確定工作磁感應(yīng)強(qiáng)度 )(TBm? 選擇 E、 E 型磁 芯材料（ R2KB）；選雙極性變壓器 Bm? = 4）、確定電流密度系數(shù) Kj 查表 1818，得允許溫升 25℃， Kj=366 5）、確定窗口填充系數(shù)α T 一般在 ～ 之間，選α = 6）、計(jì)算乘積 PA 按式 18128 計(jì)算 ??? ?????????? ???? ?? 1 1104BKjTf PA tp 011 PPt ???????? ?? ?湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 χ：由磁芯決定的常數(shù)，見表 1818，χ = 444401 6 102 2 cmA p?????????????????? 查表 1815 得到磁芯尺寸，如 圖 227所示 0 ??L ?l 0 ??l 42?H ?h 0 ??B ?el ?zA ?uA ?PA 圖 39 雙 E型磁芯圖 7） .計(jì)算原、副線圈的匝數(shù) 8）、計(jì)算電流有效值 9)、電流密度計(jì)算 J 依照 18127 222 2 5563 6 6mmAcmAcmAkjA pJ x?????? 10）、導(dǎo)線面積計(jì)算 2111 7 mmJIA ??? AI AI ??湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 22