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0 s( J _# r7 R0 S" s8 C; ]) g摘要:本文设计的基于单片机的高压脉冲发生器,可用来产生脉冲宽度、脉冲个数、脉冲电压强度均可调节的高压脉冲电
/ h# o' L6 X5 P( X& y& H场。文中给出了其主电路及控制电路各部分的电路结构。8 l D4 G& h7 T% f" u# E
关键词:高压脉冲发生器;单片机; IGBT, b5 l2 o) Y. I! R5 h
近年来,随着社会经济的发展,人们物质文化需求的日益
) R+ { I' z0 s9 G! {增长,食品安全提到了越来越重要的地位,同时人们对方便、营: i% T, s! s0 B1 W6 I2 W# M, s
养和保健食品提出了越来越高的要求,许多传统的食品加工方
- V0 S: K4 s6 W# W) z( {法受到了新兴技术有力的挑战。就食品灭菌领域而言,传统的
4 d& J: j1 u( u: w0 G( I# l; a灭菌方法为热灭菌。众所周知,热处理对食品的营养、风味和色
" @8 X( i5 G% o4 A, j" b8 ]泽等外观品质方面有较大损害,还会造成加工过程中的一些问
2 G" Z i" p0 \: T题。因此,寻求低温高效实用的灭菌方法成为广大相关企业的
" C* c4 |, j" _# n& S* G共同心声。因而非热处理正得到人们越来越广泛的关注,非热2 T$ I* b& u+ h9 R7 v
处理包括添加防腐剂抑制微生物、离心分离去除微生物、辐射) i( M% t# s5 z" [
处理杀灭微生物等。5 @' R$ h8 h: M
高压脉冲电场杀菌是一种全新的非热处理杀菌方法,它是; H3 T- n6 n3 Y0 t- |
利用高强度脉冲电场对食品中的微生物进行杀灭的一种技术,. N" r5 r1 M7 L5 m, _! A- J- q' x: ^
有杀菌时间短、效率高、能耗少等特点。本文所设计的高压脉冲
# b+ i* b$ ^. k% p发生器能满足食品处理中大功率、高性能稳定性、高效率的要
7 |: n- E* |) v& G. Q求,可以在食品处理以及相关领域中得到广泛的应用。
' f, o: K9 h0 o" @! |& O1高压脉冲发生器系统的硬件结构
( Q( G+ j6 l) C+ p( N* d2 r# k m基于单片机的高压脉冲发生器系统硬件结构是整个高压" g, b7 X! p/ k- s0 d1 G
脉冲电场灭菌系统的核心部分。其主要由主电路和控制电路两5 q: ]1 M" [4 y$ }7 t" t$ D
大部分组成。在系统中,主电路主要用来产生高强度的脉冲电
3 q3 w0 t' n7 L" F8 B& G' r压,控制电路主要用来控制其输出脉冲的各种参数。高频高压
+ [5 y( f) K) ?1 s9 s脉冲发生器的结构如图1所示。
6 Q6 \$ X f4 z1 J0 \整个电路由主电路和控制电路组成。在主电路中,交流电* T N* O0 s8 i. q; h5 I
220V经过线性滤波器.桥式整流后变成300V左右的直流电,
- p7 g/ Q, T2 C4 SICBT组成的全桥变换电路在触发脉冲的作用下交替导通,将其
6 P1 h4 `6 d7 I: Z9 V: r频率升高到20kHz左右,变成交变的脉冲电压,再经高频脉冲变" e+ h4 m! {' `! D8 p
压器升压,最后输出高频的脉冲高压,最大幅值可达35KV。) x R: f2 S; Y; h( P1 Y
控制电路由PWM脉宽产生电路、IGBT驱动电路以及保护4 d1 _$ X( {* i; |7 j. M2 r4 m
电路组成。PWM电路输出二组彼此绝缘,相位差180° ,并有一
$ S. @7 }/ N2 n1 C: m7 m6 \5 ]定死区的脉冲,以驱动电路放大后,去控制1CBT大功率通断。; m7 Y8 e, h* h( F
为了保护电器元件的稳定工作.分别采用过电流、过电压保护。2 c9 X( Z) z* s2 h" C; A1 e
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经检测电路反馈的电压信号与基准信号相比较、放大,由单片
1 T, A: _. z. t; l4 O2 }" o3 H机来控制电路脉冲宽度,调整开关晶体管的占空比来实现调' O2 G9 D* _3 \7 O8 q2 r
压。同时经过流过压保护电路对电源及负载进行保护。
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