脉冲电源在污水处理中的应用研究

【摘要】：本文分析了污水处理脉冲电源的工作机理和工作特点,以及反应器电压幅频特性,针对反应器所在脉冲电源电路非线性和反应器模型不确定性的特点,通过对模糊控制理论和传统?PID?控制的研究,设计出模糊自适应?PID?控制器。将该控制器应用于脉冲电源输出电压的控制,提高了系统的动静态性能,达到了反应器流光放电工作状态的要求。 根据流光放电的基本条件,对污水处理脉冲电源的电路、控制方法、软硬件设计进行了研究。分析了交、直流脉冲电源结构,以及脉冲电源的工作原理;对脉冲电源、反应器以及限流电感组成的串联电路进行了计算,分析了反应器在流光放电模式下电压幅值与频率的关系特性;流光放电时间与交流周期的比值分析表明,对提高流光放电时间而言,增加电源频率比增加交流电源电压幅值更有效。 基于具有交互功能的MATLAB仿真工具和以PIC16F877为核心的硬件平台,进行了仿真和实验。仿真与实验结果表明软件设计实现交流电源主电路输出电压频率可调的SPWM波,以及直流电源主电路输出占空比可调的PWM波;交流电源电压与直流电源电压能够在反应器上实现电压叠加,满足反应器流光放电的工作条件。硬件设计实现电路安全、可靠运行。 【关键词】：脉冲电源 幅频特性 流光放电 模糊PID控制 软硬件设计
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703.1
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 用于污水处理的脉冲电源研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10
• 1.3 课题主要研究内容10-12
• 第2章 脉冲电源基础性分析12-27
• 2.1 引言12-13
• 2.2 流光放电13-14
• 2.3 交直流电源的工作原理及分析14-20
• 2.4 反应器电压幅频特性20-21
• 2.5 流光放电时间与反应器电气参数的关系21-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 脉冲电源电压控制策略27-36
• 3.1 引言27
• 3.2 数字 PID 控制27-29
• 3.3 模糊控制29-30
• 3.4 模糊 PID 电压控制器设计30-34
• 3.5 仿真对比34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 控制系统硬件设计36-45
• 4.1 引言36
• 4.2 PIC16F877 芯片外围功能电路36-38
• 4.3 功能实现有关的寄存器和定时器/计数器38-40
• 4.4 光电耦合器与单片机的连接方式40-42
• 4.5 驱动芯片 IR2113 结构原理及应用42-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第5章 控制系统软件设计45-58
• 5.1 引言45-46
• 5.2 正弦脉宽调制（SPWM）原理46
• 5.3 实现功能的数据参数46-49
• 5.4 程序功能流程49-53
• 5.5 实验结果及分析53-57
• 5.6 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 附录 A 攻读研究生期间发表的学术论文63

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