專利名稱：一種臭氧發(fā)生器的中頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源，具體地說，是涉及一種為臭氧發(fā)生器供電的中頻電源。
背景技術(shù)：
臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，已廣泛應(yīng)用于飲用水的凈化消毒和工業(yè)污水處理、空氣凈化及煙道氣體中有毒物質(zhì)的去除、醫(yī)療器具及水族水體等的消毒殺菌、織物的漂白和脫色、食品保鮮等方面。長期以來，人們一直致力于研究如何提高臭氧合成的效率、降低臭氧發(fā)生器運(yùn)行的成本，并保證臭氧發(fā)生裝置能夠安全可靠地運(yùn)行。合成臭氧的方法有多種，如紫外線輻射法、電解法、沿面放電法等等，而工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的臭氧合成方法是無聲放電法，也稱為介質(zhì)阻擋放電法。相應(yīng)的臭氧發(fā)生器主要由氣源系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和臭氧放電室等幾部分組成，其中，電源系統(tǒng)在臭氧發(fā)生器的效率、運(yùn)行成本及運(yùn)行的可靠性等方面起決定性作用。
目前多數(shù)臭氧發(fā)生器以50/60Hz的工頻運(yùn)行，部分有以中頻(100-1000Hz)或高頻(大于1000Hz)運(yùn)行。以S.Masuda為代表的日本靜電界，做了大量的研究來提高高壓脈沖的陵度，使工業(yè)無聲放電臭氧發(fā)生器的效率比使用普通電源的提高15%。但對(duì)于臭氧產(chǎn)量大于1Kg/小時(shí)的大型臭氧發(fā)生器而言，由于其
負(fù)載的容性較大，無法實(shí)現(xiàn)^f艮高的高壓電源上升率，因此該方法不能應(yīng)用在大型臭氧發(fā)生器上。
常見的臭氧發(fā)生器的電源系統(tǒng)采用如圖l所示的高壓逆變電源，包括二極管組成的三相整流部分、開關(guān)逆變電路及高壓升壓變壓器等，高壓升壓變壓器將逆變電路輸出的交流電升壓后為臭氧放電室提供高壓交流電。其中，逆變電
路的開關(guān)元件選用大功率IGBT管VT1-VT4。由于臭氧發(fā)生器的氣隙和介電材料組成的負(fù)載表現(xiàn)為電容特性，而且伴隨著電暈放電系統(tǒng)的電容值在不斷地變化，因此整個(gè)臭氧發(fā)生器電路可以等效為變化的容性負(fù)載。實(shí)驗(yàn)表明，高壓逆變電源的工作頻率受到負(fù)載的限制，負(fù)載越大工作的頻率就要求越低，這樣在實(shí)際應(yīng)用過程中對(duì)大型臭氧發(fā)生器來說不需要過高的頻率，事實(shí)上所有的大型臭氧發(fā)生器都工作在中頻狀態(tài)，而IGBT的優(yōu)越性恰恰是在于它的高頻甚至超高頻的開關(guān)速度；另一方面，IGBT本身耐過流特性較弱，很容易因?yàn)檫^電流而損壞，往往需要在電路中配置大量的輔助保護(hù)電路，這樣導(dǎo)致設(shè)備制造和維護(hù)成本的增加；此外，這種高壓逆變電源系統(tǒng)不能針對(duì)容性負(fù)載的變化調(diào)整電路結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電源容易受放電室負(fù)載的影響，電源性能較差。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中大型臭氧發(fā)生器電源系統(tǒng)存在的上述缺點(diǎn)和不
足，提供了一種臭氧發(fā)生器的中頻電源，所述電源具有匹配容性負(fù)載的特性，
不受負(fù)載差異的影響，性能較高。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種臭氧發(fā)生器的中頻電源，包括整流電路、逆變電路及高壓變壓器，其
特征在于，所述逆變電路的逆變輸出端一方面并聯(lián)有第一電容，另一方面通過
串聯(lián)的第二電容連接所述高壓變壓器的初級(jí)線圈。
根據(jù)本實(shí)用新型，所述逆變電路為4個(gè)快速晶閘管組成的單相全橋逆變電路。
根據(jù)本實(shí)用新型，所述整流電路的整流輸出端通過串聯(lián)的平波電抗器連接所述逆變電^各的逆變輸入端。
根據(jù)本實(shí)用新型，所述整流電路的輸出端并聯(lián)有直流電壓保護(hù)電路。優(yōu)選的，所述直流電壓保護(hù)電路為一晶閘管。根據(jù)本實(shí)用新型，所述整流電路為6個(gè)晶閘管組成的三相全控整流電路，所述整流電路的輸入端連接三相交流電，經(jīng)所述三相全控整流電路整流后輸出直流電。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
放電室中的等效電容一起構(gòu)成臭氧發(fā)生器系統(tǒng)中的諧振電容，所述諧振電容與高壓變壓器的漏感構(gòu)成諧振電路，使得整個(gè)臭氧發(fā)生器工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài)，從而最大限度提高中頻電源的效率，降低臭氧發(fā)生器的運(yùn)行成本，同時(shí)也提高了電源的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。
2、采用快速晶閘管構(gòu)成電源的逆變電路，能夠滿足大型臭氧發(fā)生器的頻率要求及可靠性要求，簡化了電源電路結(jié)構(gòu)，降低了電源制造成本，提高了電源使用壽命。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)臭氧發(fā)生器中的高壓逆變電源電路圖2為本實(shí)用新型臭氧發(fā)生器的中頻電源一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
請參閱圖2所示的臭氧發(fā)生器中頻電源一個(gè)實(shí)施例的電路圖。圖中，所述電源包括整流電路l、中頻逆變電3各3、串聯(lián)在所述整流電3各1輸出端和逆變電路3輸入端之間的直流平波電抗器2,在所述逆變電路3的逆變輸出端一方面并聯(lián)有第一電容41，另一方面通過串聯(lián)的第二電容42連接一高壓變壓器5的初級(jí)線圈，所述高壓變壓器5的次級(jí)線圈輸出高壓交流電給臭氧放電室6供電。此外，在所述整流電3各1的輸出端還并耳關(guān)有晶 管71構(gòu)成的直流電壓保護(hù)電3各7。其中，整流電路1是由6個(gè)大功率普通晶閘管組成的三相全控整流電路，用來將輸入的三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫摧敵?。所述整流電^^成本較低、可靠性較高，而且直流整流電壓連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍較寬。
直流平波電抗器2串聯(lián)在所述整流電路1的整流輸出端，與直流輸出電源形成電流源輸入至所述逆變電路3中。所述平波電抗器2的電感量根據(jù)臭氧放電室負(fù)載的實(shí)際參數(shù)來確定，可以得到平滑的直流電壓，確保電源所帶負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)4亍。
所述中頻逆變電路3是由4個(gè)快速晶閘管31構(gòu)成的單相全橋逆變電路。由于大型臭氧發(fā)生器負(fù)載容性較大，限制了中頻頻率不可能過高(一般在800Hz)左右，采用快速晶閘管也很容易滿足開關(guān)要求，這樣具有高速開關(guān)速度的IGBT就不是必須要的選擇。同時(shí)由于晶閘管具有很好的承受過電流特性，相比較IGBT而言，它不需要過多的配置保護(hù)電路，同樣能夠達(dá)到較高的可靠性。
圖中高壓變壓器5具備較大的漏感參數(shù)， 一方面在負(fù)載變化過程中，不會(huì)因?yàn)樽儔浩黠柡蛯?dǎo)致設(shè)備系統(tǒng)故障；另一方面所述高壓變壓器5的漏感與電路系統(tǒng)中的電容構(gòu)成諧振電路，使設(shè)備工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài)，從而最大限度提高中頻電源的效率，降低運(yùn)行成本。
所述逆變電路3的逆變輸出端采用串聯(lián)電容42和并聯(lián)電容41的串并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，所述串聯(lián)電容42和所述并聯(lián)電容41與臭氧放電室6中的等效電容61一起組成電路系統(tǒng)的諧振電容，進(jìn)而與所述高壓變壓器5的漏感構(gòu)成諧振電路。實(shí)際使用中，可根據(jù)實(shí)際負(fù)載特性對(duì)電容參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到與電源電路參數(shù)的匹配，提高電源的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。另外，在電源電路系統(tǒng)從啟動(dòng)到滿負(fù)荷工作的過程中，由于放電室6等效的電容參數(shù)61在不斷變化，導(dǎo)致系統(tǒng)的諧振頻率也會(huì)相應(yīng)地在一定范圍內(nèi)變化，系統(tǒng)相應(yīng)調(diào)整中頻逆變頻率，確保電源電3各工作在準(zhǔn)諧:派狀態(tài)。
整流電路l兩端的晶閘管71作為電源電路保護(hù)電路的一部分，能在異常情況時(shí)保護(hù)電源電路功率期間不會(huì)損壞。由于本電路采用整流電路1和平波電抗器2組成的電流源電路，在臭氧發(fā)生器正常工作時(shí)平波電抗器2中會(huì)儲(chǔ)備大量 能量， 一旦由于故障或其他原因必須緊急停機(jī)時(shí)，存儲(chǔ)在平波電抗器2中的能 量必須立即釋放掉，否則，平波電抗器2中的能量會(huì)在電源電路上疊加，產(chǎn)生 數(shù)倍于正常工作時(shí)的電壓數(shù)值，該電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于逆變電^各3中的晶閘管31的承 受耐壓，造成逆變電路3功率器件的損壞。本電路由平波電抗器2、逆變電路3 和保護(hù)晶閘管71組成能量釋放電路， 一旦出現(xiàn)非正常關(guān)機(jī)，平波電抗器2中的 能量會(huì)沿著平波電抗器2、逆變晶閘管3、高壓變壓器5的原邊、保護(hù)晶間管 71回到平波電抗器2所形成的回路泄放掉，從而保護(hù)逆變主電路的功率器件不 會(huì)由于過壓而損壞。
當(dāng)然，以上所述僅是本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式而已，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì) 于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可 以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)一見為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種臭氧發(fā)生器的中頻電源，包括整流電路、逆變電路及高壓變壓器，其特征在于，所述逆變電路的逆變輸出端一方面并聯(lián)有第一電容，另一方面通過串聯(lián)的第二電容連接所述高壓變壓器的初級(jí)線圈。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻電源，其特征在于，所述逆變電路為4個(gè) 快速晶閘管組成的單相全橋逆變電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的中頻電源，其特征在于，所述整流電路的整流 輸出端通過串聯(lián)的平波電抗器連接所述逆變裝置的逆變輸入端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的中頻電源，其特征在于，所述整 流電路的輸出端并聯(lián)有直流電壓保護(hù)電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的中頻電源，其特征在于，所述直流電壓保護(hù)電 路為一晶閘管。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的中頻電源其特征在于，所述整流電路為6個(gè)晶 閘管組成的三相全控整流電路，所述整流電路的輸入端連接三相交流電，經(jīng)所 述三相全控整流電^各整流后輸出直流電。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種臭氧發(fā)生器的中頻電源，包括整流電路、逆變電路及高壓變壓器，所述逆變電路的逆變輸出端一方面并聯(lián)有第一電容，另一方面通過串聯(lián)的第二電容連接所述高壓變壓器的初級(jí)線圈。所述中頻電源具有匹配容性負(fù)載的特性，不受負(fù)載差異的影響，而且電源效率高，運(yùn)行可靠。
文檔編號(hào)C01B13/11GK201360223SQ200920017398
公開日2009年12月9日 申請日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者丁香鵬 申請人:丁香鵬