基于单片机的高压脉冲发生器的设计

ByGrith4

0 i! `5 h  h: e! g4 h* ~8 }( Y8 p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
场。文中给出了其主电路及控制电路各部分的电路结构。
7 J$ D+ Y  i- K9 c# f3 k0 T" ]关键词:高压脉冲发生器;单片机; IGBT
近年来,随着社会经济的发展,人们物质文化需求的日益
! _6 m* V0 Y( T1 u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
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
1 z6 ]9 Y9 Y% J( g( d- Y5 V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
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
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
' T, Q6 f9 l7 X# d0 m0 S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
. B# r, r2 c2 k# S& {: @# L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
  V9 T6 x+ @  v: Y3 {* D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
5 A! n( p0 p7 t7 N处理杀灭微生物等。.
4 R; b; r/ m5 v2 m高压脉冲电场杀菌是- -种全新的非热处理杀菌方法,它是
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,
" z1 r  o) K7 H. K# m1 }) z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
6 S/ r" S5 I: O3 w7 |: `+ N  |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
5 n7 U8 _8 R" ]8 w求,可以在食品处理以及相关领域中得到广泛的应用。
2 G4 G2 x2 f" g( N; V7 {/ [% y1高压脉冲发生器系统的硬件结构
基于单片机的高压脉冲发生器系统硬件结构是整个高压
8 q2 |/ a: R# j/ F+ q) C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
1 e$ Q7 ]1 A$ Z6 i: Y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
. c3 ~% Y' J+ T. C/ k# K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
脉冲发生器的结构如图1所示。
整个电路由主电路和控制电路组成。在主电路中，交流电
220V经过线性滤波器.桥式整流后变成300V左右的直流电，
ICBT组成的全桥变换电路在触发脉冲的作用下交替导通,将其
频率升高到20kHz左右,变成交变的脉冲电压,再经高频脉冲变
压器升压,最后输出高频的脉冲高压，最大幅值可达35KV。
- ?5 H0 ^2 K4 j$ j1 w- N) n控制电路由PWM脉宽产生电路、ICBT驱动电路以及保护
8 y, @4 `/ f9 e* w. H5 S电路组成。PWM电路输出二组彼此绝缘,相位差180°,并有一
& g7 r8 v3 o: @1 ?8 Z( K% m. N定死区的脉冲,以驱动电路放大后,去控制1CBT大功率通断。
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。

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
& `& i" l! D* U% p9 G9 D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
; d( V- N2 L& C& w! S$ c. W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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基于单片机的高压脉冲发生器系统硬件结构是整个高压脉冲电场灭菌系统的核心部分