放电等离子体污水处理的监控

【摘要】： 随着社会的发展,水资源受到严重污染,因此迫切的需要一种高效的水处理技术。等离子体污水处理技术是一种新开发的高级氧化技术,兼具高能电子辐射、臭氧氧化、紫外光分解等三种作用于一体的污水处理技术。等离子体污水处理技术是利用高压产生的强电场使水中气泡中的气体电离,产生等离子体,进而等离子体与水中的污染物发生化学反应,从而实现水处理的技术。 利用等离子体进行水处理的设备主要分为两大部分:高压电源和反应器。高压电源用于产生等离子体,反应器则利用产生的活性物质以及伴随产生的热、光、波等效应来净化水质。本文采用的反应器为线板式的结构,并对反应器的模型进行了分析。水处理使用的电源采用的是高压脉冲电源,脉冲电源由两部分组成:一部分是高压直流电源;另一部分是脉冲回路。高压直流电源部分采用的是倍压电路,脉冲回路的设计主要为用电力电子器件代替火花隙开关。 高压脉冲电源作为水处理设备的主要设备,是水处理效率的重要因素。本文设计了一种基于DSP的高压脉冲电源控制系统,该控制系统采用16位高性能DSPTMS320LF2407作为核心控制单元,对水处理的高压脉冲电源工作状态和电压参数进行采样,调节直流输出电压大小;发脉冲信号控制晶闸管的导通;采用液晶显示模块及键盘接口实时显示脉冲电源的工作状态。在高压脉冲电源控制系统的硬件设计中主要介绍了CPU控制系统、电压电流采样电路、D/A转换电路、键盘模块、液晶显示模块及远程通信接口的设计,最后介绍了抗干扰的设计。在高压脉冲电源控制系统软件方面,主要介绍了主程序、信号采集单元、串行D/A模块、键盘模块、液晶显示模块、串行通信的设计。 本文最后对高压脉冲电源仿真结果及控制系统实验结果进行了简要的分析说明。说明放电等离子体污水处理法是一种高效的水处理法,有着良好的发展前景和广阔的国内外市场。 【关键词】：水处理 脉冲电源 DSP
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703;TP277
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题背景11
• 1.2 水处理技术的比较11-12
• 1.2.1 生物处理法11
• 1.2.2 物理化学絮凝法11-12
• 1.2.3 等离子体法12
• 1.3 产生等离子体的方法12-14
• 1.3.1 电子束照射法12-13
• 1.3.2 介质阻档放电法13
• 1.3.3 表面放电法13
• 1.3.4 电晕放电法13-14
• 1.4 国内外等离子体技术的发展14
• 1.5 放电等离子体污水处理原理14-15
• 1.6 论文结构和内容概括15-17
• 2 等离子体技术在污水处理中的应用17-24
• 2.1 水处理主要技术指标17-18
• 2.1.1 常用污水水质指标17-18
• 2.1.2 污水综合排放标准18
• 2.2 工艺流程18-19
• 2.3 反应器设计19-22
• 2.3.1 反应器结构20
• 2.3.2 反应器模型20-21
• 2.3.3 模型静态电容的计算21-22
• 2.4 监控系统总体设计22-24
• 3 高压脉冲电源24-29
• 3.1 国内外脉冲电源的发展24
• 3.2 脉冲电源原理24-25
• 3.3 脉冲电源的设计25-29
• 3.3.1 高压直流电源25-26
• 3.3.2 高压窄脉冲电路回路26-29
• 4 脉冲电源控制系统硬件设计29-51
• 4.1 控制系统结构29-30
• 4.2 控制电路电源设计30-35
• 4.2.1 单片开关电源集成电路芯片30
• 4.2.2 TOP234Y内部结构30-32
• 4.2.3 TOP234Y引脚介绍32
• 4.2.4 TOP234Y工作特性32-33
• 4.2.5 控制电源原理图设计33-35
• 4.3 CPU控制系统设计35-38
• 4.3.1 TMS320LF2407介绍及特点35-36
• 4.3.2 系统电源36-37
• 4.3.3 晶振电路37
• 4.3.4 复位电路37
• 4.3.5 ROM、RAM扩展电路37-38
• 4.4 电压、电流采样电路设计38-41
• 4.4.1 交流电压、电流信号采集电路39-40
• 4.4.2 直流电压、电流信号采集电路40-41
• 4.5 D/A转换电路设计41-43
• 4.6 键盘模块的设计43-44
• 4.7 液晶显示模块设计44-46
• 4.8 远程通信接口设计46-47
• 4.9 实时时钟电路设计47-48
• 4.10 抗干扰设计48-51
• 4.10.1 脉冲电源现场噪声干扰源分析48-49
• 4.10.2 控制系统硬件抗干扰设计49-51
• 5 脉冲电源控制系统软件设计51-66
• 5.1 主程序流程图51-52
• 5.2 信号采集单元的设计52-54
• 5.3 串行D/A模块的设计54-55
• 5.4 键盘模块的设计55-56
• 5.5 液晶显示模块的设计56-58
• 5.6 RS-232串行通信软件设计58-63
• 5.6.1 通信协议58-61
• 5.6.2 串行通信程序设计61-63
• 5.7 I~2C协议的实现63-66
• 6 实验结果66-72
• 6.1 脉冲电源仿真结果66-68
• 6.2 脉冲电源主电路实验结果68-69
• 6.3 液晶显示模块界面69-70
• 6.4 高压脉冲电源控制板70-72
• 7 总结与展望72-73
• 参考文献73-75
• 附录A75-76
• 附录B76-77
• 附录C77-78
• 作者简历78-80
• 学位论文数据集80

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