Design and Simulation of a 3 Phase 25 kV 20 kW 5 Hz Pulsed High Voltage Generator for Microorganisms Inactivation Process in a Liquid Food

Abstract

บทความฉบับนี้นำเสนอการออกแบบแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูงพัลส์ 3 เฟส 25 กิโลโวลต์ 20 กิโลวัตต์ 5 เฮิรตซ์ สำหรับระบบการยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ในอาหารเหลวด้วยสนามไฟฟ้าพัลส์ วงจรแหล่งกำเนิดที่ออกแบบประกอบด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงกระแสสลับ 3 เฟส 20KVA 22 kV ตัวเก็บประจุพิกัด 1 μF อุปกรณ์สวิตช์ Spark Gap และวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ 3 เฟส ในการศึกษานี้ได้ทำการจำลองการทำงานวงจรแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูงพัลส์ด้วยโปรแกรม Simulink/MATLAB จากผลการคำนวณพบว่า วงจรแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูงพัลส์ที่ออกแบบสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (Vpeak) เท่ากับ 35.5 kV ที่ความกว้างของสัญญาณพัลส์ 6 μs ที่ความถี่ Repetitive Pulses ในช่วง 1, 3 และ 5 Hz ซึ่งจากการออกแบบระบบนี้สามารถนำไปทดสอบหาประสิทธิภาพของการยับยั้งเชื้อในอาหารเหลวและพัฒนาให้อยู่ในระดับของภาคอุตสาหกรรมได้ต่อไป

A 3 phase 25 kV 20 kW 5 Hz pulsed high voltage generator for a liquid food microorganisms inactivation process was designed and described in this paper The designed generator consisted of a 3 Phase 20 kVA 22kV high voltage transformer, a high voltage capacitor of 1 μF, a spark gap, and bridge rectifier circuit. In this study, the designed circuit was computationally calculated by the Simulink/MATLAB. It was found from the calculation results of the designed circuit that the peak pulsed high voltage (Vpeak) was about 35.5 kV with the pulse width of about 6 μs at repetitive pulses between 1, 3 and 5 Hz. The results in this study can be used to test inactivating microorganism efficiency of the liquid foods and further developing PEF system for food industry level.