用于压载水处理的高压脉冲电源的参数研究

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随着世界贸易的发展,船舶压载水带来的生物入侵问题日益严重,已引起全世界的关注和重视。根据《船舶压载水和沉淀物管理国际公约》,在不久的将来,所有船舶都应当安装压载水处理设备,所以世界各地研究了越来越多的压载水处理方法。  作为一种新型的高级氧化水处理技术,脉冲电弧液电放电技术的关键在于脉冲电源的研制。本文主要对用于压载水处理的高压脉冲电源的进行了参数分析:利用前期研制的高压脉冲电源,研究了放电回路中串联电阻对放电波形以及压力波特性的影响;确立了新型多对电极脉冲电源的电路结构,并从试验与仿真两方面就其中隔离元件的选取进行了深入研究。  研究发现,放电回路中的串联电阻对放电效果有明显影响,串联电阻越大,其消耗的能量也就越大,释放到水间隙的能量有所减少,导致放电电压、电流以及压力波的振荡幅值均有不同程度的减小。因此在能够保护主电容的前提下,放电回路的串联电阻越小越好。  多对电极脉冲电源选取电阻与磁开关作为隔离元件。采用电阻作为隔离元件时,隔离电阻越大,其隔离效果越好,但电阻值过大会导致放电周期增长,故必须综合考虑两方面的因素,选择一个恰当值。隔离电阻的耗能主要集中在放电过程中,功率峰值随电阻增大而减小,能耗则无明显改变,即从能耗与功率冲击的角度分析,选择大电阻比较有利。隔离电阻取1000Ω时,隔离效果与放电周期均能达到设计要求。  采用磁开关作为隔离元件时,无论匝数为多少,电容C和C1的电压均很快几乎降到0,磁开关并没有起到隔离作用。经仿真分析,磁开关不起作用的主要原因是饱和时间太短。饱和时间越长,隔离效果越好。饱和时间达到30ms时才能满足设计要求,此时磁开关必然磁芯体积大,匝数多,这会增加磁开关的重量和能耗,同时磁开关的饱和电感也会明显增加,导致放电频率下降。由此可知,磁开关不适用于本脉冲电源。
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