胡晨 赵龙章 高升

关键词： 污泥处理; 等离子体电源; 动态匹配; 整流电路; Matlab仿真; 电路设计

中图分类号： TN86?34                       文献标识码： A                          文章编号： 1004?373X（2019）02?0107?05

Research on plasma dynamic matching power supply applicable for sludge disposal

HU Chen， ZHAO Longzhang， GAO Sheng

（School of Electrical Engineering and Control Science， Nanjing Tech University， Nanjing 211800， China）

Abstract： With the constant deepening application of the plasma technology to the sludge disposal， the performance requirement of the plasma power supply is getting higher and higher. Therefore， the dynamic matching function of the plasma power supply in the sludge disposal device is emphatically researched in this paper. The three?phase uncontrollable rectifying circuit，IGBT full?bridge inverter circuit， DC?side Buck chopped wave power regulation and frequency auto?tracking algorithm strategy are adopted. The correctness of the system and the effectiveness of the dynamic matching algorithm are verified by simulating the power supply system using the Simulink.

Keywords： sludge disposal; plasma power supply; dynamic matching; rectifying circuit; Matlab simulation; circuit design

0  引  言

如今，通过等离子体技术处理污泥的方式越来越受到广泛的关注，已成为近几年等离子体和环境科学领域研究的一大热点[1]。等离子体系统包括：等离子体电源、等离子体反应器，而等离子体电源作为等离子体系统的核心部件之一。由于传统的等离子体处理污泥过程中，污泥的含水量和进料速度等因素会对负载动态参数产生影响，使负载的谐振频率发生变化，导致等离子体电源的效率下降，等离子体密度不够，从而影响到污泥处理的效果[2]。因此本文旨在研究一种能够使用高效，稳定工作的动态匹配电源系统。

1  电源总体方案

本电源采用逆变型功率放大电路，根据电源系统指标，确定电源的主电路结构，其系统框图如图1所示。该系统主要由整流滤波电路、DC/DC电路、逆变电路、高频变压器、匹配电路、控制电路等部分组成。

电网中输出380 V交流电，经由整流桥后获得脉动直流电，滤波后得到稳定的直流电，直流电压可通过DC/DC电路的输出电压调节，再输入逆变电路得到低压交流电，通过变压器隔离、升压得到符合等离子体反应器工作要求的交流电，经过动态匹配网络流向等离子体反应器供电来产生等离子体。同时，为了保证负载始终处于谐振状态，利用DSP数字信号处理器，通过采集负载电压、电流信号的幅值和相位，及时调节逆变电路的输出频率，使电源频率跟随等离子体反应器频率。……