CN201360223Y - 一种臭氧发生器的中频电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种臭氧发生器的中频电源，包括整流电路、逆变电路及高压变压器，所述逆变电路的逆变输出端一方面并联有第一电容，另一方面通过串联的第二电容连接所述高压变压器的初级线圈。所述中频电源具有匹配容性负载的特性，不受负载差异的影响，而且电源效率高，运行可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源，具体地说，是涉及一种为臭氧发生器供电的中频电源。
背景技术
臭氧作为一种强氧化剂，已广泛应用于饮用水的净化消毒和工业污水处理、空气净化及烟道气体中有毒物质的去除、医疗器具及水族水体等的消毒杀菌、织物的漂白和脱色、食品保鲜等方面。长期以来，人们一直致力于研究如何提高臭氧合成的效率、降低臭氧发生器运行的成本，并保证臭氧发生装置能够安全可靠地运行。合成臭氧的方法有多种，如紫外线辐射法、电解法、沿面放电法等等，而工业上应用最广泛的臭氧合成方法是无声放电法，也称为介质阻挡放电法。相应的臭氧发生器主要由气源系统、电源系统和臭氧放电室等几部分组成，其中，电源系统在臭氧发生器的效率、运行成本及运行的可靠性等方面起决定性作用。
目前多数臭氧发生器以50/60Hz的工频运行，部分有以中频(100-1000Hz)或高频(大于1000Hz)运行。以S.Masuda为代表的日本静电界，做了大量的研究来提高高压脉冲的陡度，使工业无声放电臭氧发生器的效率比使用普通电源的提高15％。但对于臭氧产量大于1Kg/小时的大型臭氧发生器而言，由于其负载的容性较大，无法实现很高的高压电源上升率，因此该方法不能应用在大型臭氧发生器上。
常见的臭氧发生器的电源系统采用如图1所示的高压逆变电源，包括二极管组成的三相整流部分、开关逆变电路及高压升压变压器等，高压升压变压器将逆变电路输出的交流电升压后为臭氧放电室提供高压交流电。其中，逆变电路的开关元件选用大功率IGBT管VT1-VT4。由于臭氧发生器的气隙和介电材料组成的负载表现为电容特性，而且伴随着电晕放电系统的电容值在不断地变化，因此整个臭氧发生器电路可以等效为变化的容性负载。实验表明，高压逆变电源的工作频率受到负载的限制，负载越大工作的频率就要求越低，这样在实际应用过程中对大型臭氧发生器来说不需要过高的频率，事实上所有的大型臭氧发生器都工作在中频状态，而IGBT的优越性恰恰是在于它的高频甚至超高频的开关速度；另一方面，IGBT本身耐过流特性较弱，很容易因为过电流而损坏，往往需要在电路中配置大量的辅助保护电路，这样导致设备制造和维护成本的增加；此外，这种高压逆变电源系统不能针对容性负载的变化调整电路结构，导致电源容易受放电室负载的影响，电源性能较差。
发明内容
本实用新型针对现有技术中大型臭氧发生器电源系统存在的上述缺点和不足，提供了一种臭氧发生器的中频电源，所述电源具有匹配容性负载的特性，不受负载差异的影响，性能较高。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种臭氧发生器的中频电源，包括整流电路、逆变电路及高压变压器，其特征在于，所述逆变电路的逆变输出端一方面并联有第一电容，另一方面通过串联的第二电容连接所述高压变压器的初级线圈。
根据本实用新型，所述逆变电路为4个快速晶闸管组成的单相全桥逆变电路。
根据本实用新型，所述整流电路的整流输出端通过串联的平波电抗器连接所述逆变电路的逆变输入端。
根据本实用新型，所述整流电路的输出端并联有直流电压保护电路。
优选的，所述直流电压保护电路为一晶闸管。
根据本实用新型，所述整流电路为6个晶闸管组成的三相全控整流电路，所述整流电路的输入端连接三相交流电，经所述三相全控整流电路整流后输出直流电。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
1、通过在逆变电路输出端采用并联电容和串联电容相结合的电路，与臭氧放电室中的等效电容一起构成臭氧发生器系统中的谐振电容，所述谐振电容与高压变压器的漏感构成谐振电路，使得整个臭氧发生器工作在准谐振状态，从而最大限度提高中频电源的效率，降低臭氧发生器的运行成本，同时也提高了电源的适应性和稳定性。
2、采用快速晶闸管构成电源的逆变电路，能够满足大型臭氧发生器的频率要求及可靠性要求，简化了电源电路结构，降低了电源制造成本，提高了电源使用寿命。
附图说明
图1为现有技术臭氧发生器中的高压逆变电源电路图；
图2为本实用新型臭氧发生器的中频电源一个实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
请参阅图2所示的臭氧发生器中频电源一个实施例的电路图。图中，所述电源包括整流电路1、中频逆变电路3、串联在所述整流电路1输出端和逆变电路3输入端之间的直流平波电抗器2，在所述逆变电路3的逆变输出端一方面并联有第一电容41，另一方面通过串联的第二电容42连接一高压变压器5的初级线圈，所述高压变压器5的次级线圈输出高压交流电给臭氧放电室6供电。此外，在所述整流电路1的输出端还并联有晶闸管71构成的直流电压保护电路7。
其中，整流电路1是由6个大功率普通晶闸管组成的三相全控整流电路，用来将输入的三相交流电转变为直流电源输出。所述整流电路成本较低、可靠性较高，而且直流整流电压连续可调，调节范围较宽。
直流平波电抗器2串联在所述整流电路1的整流输出端，与直流输出电源形成电流源输入至所述逆变电路3中。所述平波电抗器2的电感量根据臭氧放电室负载的实际参数来确定，可以得到平滑的直流电压，确保电源所带负载稳定运行。
所述中频逆变电路3是由4个快速晶闸管31构成的单相全桥逆变电路。由于大型臭氧发生器负载容性较大，限制了中频频率不可能过高(一般在800Hz)左右，采用快速晶闸管也很容易满足开关要求，这样具有高速开关速度的IGBT就不是必须要的选择。同时由于晶闸管具有很好的承受过电流特性，相比较IGBT而言，它不需要过多的配置保护电路，同样能够达到较高的可靠性。
图中高压变压器5具备较大的漏感参数，一方面在负载变化过程中，不会因为变压器饱和导致设备系统故障；另一方面所述高压变压器5的漏感与电路系统中的电容构成谐振电路，使设备工作在准谐振状态，从而最大限度提高中频电源的效率，降低运行成本。
所述逆变电路3的逆变输出端采用串联电容42和并联电容41的串并联电路结构，所述串联电容42和所述并联电容41与臭氧放电室6中的等效电容61一起组成电路系统的谐振电容，进而与所述高压变压器5的漏感构成谐振电路。实际使用中，可根据实际负载特性对电容参数进行调整，达到与电源电路参数的匹配，提高电源的适应性和稳定性。另外，在电源电路系统从启动到满负荷工作的过程中，由于放电室6等效的电容参数61在不断变化，导致系统的谐振频率也会相应地在一定范围内变化，系统相应调整中频逆变频率，确保电源电路工作在准谐振状态。
整流电路1两端的晶闸管71作为电源电路保护电路的一部分，能在异常情况时保护电源电路功率期间不会损坏。由于本电路采用整流电路1和平波电抗器2组成的电流源电路，在臭氧发生器正常工作时平波电抗器2中会储备大量能量，一旦由于故障或其他原因必须紧急停机时，存储在平波电抗器2中的能量必须立即释放掉，否则，平波电抗器2中的能量会在电源电路上叠加，产生数倍于正常工作时的电压数值，该电压远远高于逆变电路3中的晶闸管31的承受耐压，造成逆变电路3功率器件的损坏。本电路由平波电抗器2、逆变电路3和保护晶闸管71组成能量释放电路，一旦出现非正常关机，平波电抗器2中的能量会沿着平波电抗器2、逆变晶闸管3、高压变压器5的原边、保护晶闸管71回到平波电抗器2所形成的回路泄放掉，从而保护逆变主电路的功率器件不会由于过压而损坏。
当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1、一种臭氧发生器的中频电源，包括整流电路、逆变电路及高压变压器，其特征在于，所述逆变电路的逆变输出端一方面并联有第一电容，另一方面通过串联的第二电容连接所述高压变压器的初级线圈。
2、根据权利要求1所述的中频电源，其特征在于，所述逆变电路为4个快速晶闸管组成的单相全桥逆变电路。
3、根据权利要求2所述的中频电源，其特征在于，所述整流电路的整流输出端通过串联的平波电抗器连接所述逆变装置的逆变输入端。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的中频电源，其特征在于，所述整流电路的输出端并联有直流电压保护电路。
5、根据权利要求4所述的中频电源，其特征在于，所述直流电压保护电路为一晶闸管。
6、根据权利要求4所述的中频电源其特征在于，所述整流电路为6个晶闸管组成的三相全控整流电路，所述整流电路的输入端连接三相交流电，经所述三相全控整流电路整流后输出直流电。
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