无级型交变磁场发生装置的设计
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摘要：研制了1款交变磁场发生装置，采用DSP控制，可以实现无级调节。采用铁氧体作为导磁介质设计了磁路，介绍了控制电路以及相关的反馈电路。逆变电路中，采用正弦脉宽调制（SPWM）信号控制，可以有效地调节逆变输出，提高利用率。结果表明：该装置能稳定地发出交变磁场，有效模拟生活中的不同磁场环境，可以应用于生物试验，帮助研究交变磁场对生物的影响。
关键词：交变磁场；SPWM；生物试验
中图分类号：S24
文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2016）04-0377-03
随着科技的进步与发展、电气化程度的不断提高，所有生物的生存环境将充斥越来越多的电磁场，这引起人们的重视，因此研究电磁场对生物产生的影响逐渐成为焦点。研究表明，电磁辐射严重影响人类乃至其他生物体的健康，电磁场生物效应与生物组织的电磁学特性密切相关[1-2]。电磁场可使细胞形态、DNA、蛋白质合成、细胞活性及生物遗传产生明显变化[3]。
现阶段，对于电磁场生物效应的研究有很多，主要集中在医学、生物工程等领域。但是，可以模拟人类生活环境中的各类磁场的发生装置并不多，而且大多数只能发出恒定磁场，或者不能实现无级调节，对于进行电磁场生物效应的研究有一定的局限性[4-5]。本研究设计的电磁场发生装置可以分别调节频率磁场，模拟不同环境、不同磁场对生物的影响，并且可以实现无级调节，从而提高了装置的使用灵活性。1 工作原理分析
图1为系统的总体设计框架，可以看出本设计主要由逆变电路、控制电路和磁路输出组成。由于对输出交变磁场的频率要求较高，所以采用单相交流电源（220 V、50 Hz）经过整流、滤波，变为直流电源，由直流斩波电路按需整定，再送入逆变器。在控制电路中，调节作用于逆变模块的驱动信号，采用正弦脉宽调制（SPWM）控制技术[6-7]，将直流电流源再转化为高频交流电源。为了将装置内电压稳定在期望值内，防止过压，需要将输出电压、电流进行隔离采样，经调理后将调理信号送给DSP，再经过其内部的控制算法处理，获得修正后的SPWM信号，实现稳压。输出的交流电源通过线圈，激励线圈内的铁氧体，从而发出可控的交变磁场，可以应用于生物育苗，模拟电磁场对生物体的影响。为了确保电路的...
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