可编程脉冲电场食品杀菌电源

1万 · 2020-2-9 11:10

可编程脉冲电场食品杀菌电源

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非热食品杀菌技术能够保持食物的新鲜和天然风味，受到越来越多的关注，其中高
压脉冲电场(Pulsed Electric Field PEF)食品杀菌技术一直是近年来的研究热点之一。本
文以高压脉冲电场食品杀菌电源为研究对象，分析了其基本原理以及发展趋势。对比几
种常用的高压脉冲电源发生器类型，考虑到经济、高效、节能等综合因素，最后选取了
脉冲升压型高压脉冲电源发生器。针对目前高压脉冲电源中脉冲变压器漏感较大导致输
出脉冲上升沿和下降沿较大的问题，本文提出了一种辅助绕组脉冲变压器的改进方法解
决这一问题;针对在大功率电源电路中会出现大电流损坏开关器件的问题，本文提出了
一种IGBT并联均流的改进拓扑结构解决这一问题。

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一般的电路设计中，首先要遵循整体性原则，整体原则主要以综合为基础，进而在
综合控制指导下采取分析，最后对分析的结果进一步恰当的综合;其次是功能性原则，
电路设计先将整个电路分解成若干个相互独立的功能部分并将其作为相互独立的电路
功能模块，然后选择具体的实际电路和合适的元器件，计算元器件参数，所选元器件应
满足电路要求并设计电路;最优化原则，核计优化指标并根据优化指标具体要求，最优
调整元器件各个参数，进而满足最优化的具体要求，最后完成整个电路所需要的最优化
设计;可靠性、稳定性和经济性原则，设计电路时，对一些不可靠因素的干扰应采取可
靠性保障措施，从而使电路遭受干扰时能保持稳定，抗干扰技术和容错设计是两种有效
方法，而且在电路设计中，满足电路要求情况下要充分考虑价格因素，减小成本增高性
价比。

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本课题探究的高压脉冲电源主电路的主要有整流电路和滤波电路以及逆变电路和
升压型脉冲变压器四个部分，根据要求实现了负载输出端电压频率和波形的变化。由
380V, _SOHz的交流电变为:电压幅值是30kV、输出脉冲频率最高_5 kHz的方波脉冲。
各电路功能如下:
(1)整流电路，采用三相全桥不控整流技术，将380V交流电变为直流电，输出直流
电压的平均值和交流电压的有效值之比不变。
(2)滤波电路，作用是过滤掉经过整流电路输出的电压中的纹波，该电路主要由电容、
电感等元件组成。
(3)逆变电路，其作用是将直流变成交流，是能量变换的主体。本课题研究的是全桥
逆变，将经过整流和滤波后输出的直流电变成高频率的双极性方波脉冲。
(4)升压型脉冲变压器，其作用是实现大幅度提高电压幅值，利用初、次级绕组之间
的电磁祸合来调节脉冲电压以及电流的信号。本文所设计的升压型脉冲变压器详见第四
章。