大功率逆变式等离子体电源具有高效节能、控制性能好等特点,但其能量的高效可靠传递能力已成为制约其推广应用的瓶颈。本项目基于仿生学的基本原理,通过研究和借鉴人体系统的某些可靠性机理,获得了适合强电弧等离子体能量传递特点的分散自律的控制结构和智能冗余运行模式;采用新型的ZVZCS软开关换流技术实现了强等离子体能量的高效传递;建立了基于SOC级Cortex-M3内核ARM微处理器的智能节点控制器,实现了等离子体功率变换模块的自我管理;在保证网络利用效率的基础上,通过硬件和软件算法的有机结合解决了强电磁干扰环境下各智能节点之间以及与系统控制器间的信息耦合和实时协同工作问题;利用非神经超前保护机制研制了大功率/特大功率高频驱动器,具备可靠驱动3个并联300A/1200V IGBT功率管组的能力;研制出全数字化的智能节点型大功率软开关等离子体电源,实现了强等离子体能量的高效流动和可靠传递。项目研究成果为推广清洁环保的等离子体生产技术提供了基础数据,并对其他大功率电源系统具有借鉴价值。研究成果已在电子废弃物等离子体高效化裂解、切割、焊接、电化学等的电源系统中应用,取得了良好效果。
英文主题词plasma inverter; bionics; intelligent node; preflexive mechanical feedback; reliability