專利名稱：大功率高壓直流靜電電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，特別是一種可作為除塵、噴涂、X光靜電電源的大功率高壓直流靜電電源裝置。
背景技術：
現有的高壓靜電電源裝置，核心技術多采用晶體管振蕩電路、倍壓整流電路，以得到直流高壓電。其中，晶體管振蕩電路將上一電路供給的直流電轉換為高頻交流電，經電容倍壓電路升壓，整流后輸出直流高壓電。該技術的缺陷在于，由晶體管振蕩電路產生的高頻交流電頻率低；電容倍壓電路雖然升壓容易，但輸出電流小，功率低，因此采用這種技術的電源不但體積大，而且效率低，功耗高，不符合現代社會節(jié)能的要求。
現有技術中，亦有采用逆變器將直流電轉換為高頻交流電的。逆變器通常采用高頻小功率開關晶體管，通過提高交流電頻率，來提高升壓效率；或采用大功率開關管(如可控硅)，提高交流電的輸出功率，進而提高升壓效率。兩種方案均有其缺陷所在第一種方案頻率高，但功率小，因此效率不高；第二種方案功率大，但頻率只能達到中頻，約10KHZ，因此效率也較低。由此可見，上述技術并不能真正有效地提高轉化效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于克服上述弊端，提供一種體積小，頻率高，功率大，效率高的大功率高壓直流靜電電源裝置。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種可靠性高，可智能控制的大功率高壓直流靜電電源裝置。
為實現上述目的，本發(fā)明采取以下技術措施一、用逆變驅動器、逆變器組合實現將直流電轉換為高頻交流電的功能，使逆變器輸出的高頻交流電頻率高，功率大。
二、采用結構上有特殊設計的升壓變壓器，使高頻交流電壓既有效升高，又能獲得較大的功率，從而保證本發(fā)明的輸出效率。
三、采用微處理器與各保護電路結合的設計。微處理器接收各保護電路的采樣信號，通過軟件對信號值進行判斷，根據判斷的結果輸出相應信號，控制部分電路的運行，以達到智能化的要求。
本發(fā)明的設計如下一種大功率高壓直流靜電電源裝置，包括電源電路、調壓整流電路、整流輸出電路以及過流保護電路，其特征在于還包括逆變驅動器、逆變器、升壓變壓器；電源電路通過隔離變壓器，給全電路提供電源；調壓整流電路接收電源電路傳送的交流電，輸出穩(wěn)定的直流電至逆變器；逆變驅動器產生雙驅動方波，對逆變器的功率晶體管(IGBT)進行驅動；逆變器將調壓整流電路送來的直流電，轉變成高頻交流電，供升壓變壓器升壓；升壓變壓器將逆變器輸出的高頻交流電升壓，并經整流輸出電路，輸出高壓直流電；一過流保護電路采集逆變器的電流信號送到逆變驅動器，逆變驅動器檢測該電流，如果電流大于預設值，則逆變驅動器停止輸出脈沖信號。
本發(fā)明的進一步特征在于還包括微處理器和過壓過流保護電路；過壓過流保護電路采集調壓整流電路的電壓、電流信號送到微處理器，微處理器判斷該電壓、電流是否高于預設值，若高于，則輸出控制信號，切斷電源電路的輸出；升壓變壓器通過一過流保護電路，輸出電流信號到微處理器，如微處理器判斷該電流高于預設值，則輸出控制信號，切斷電源電路的輸出；微處理器對逆變驅動器輸出的脈沖信號進行檢測，若逆變驅動器無信號輸出，微處理器輸出控制信號，切斷電源電路的輸出；微處理器對整流電路輸出的高壓直流電壓進行采樣判斷，若該電壓值在預設范圍內，微處理器輸出控制信號，調壓整流電路暫停工作。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、本裝置中將逆變驅動器、逆變器和升壓變壓器有機的結合，實現了微機自動控制的穩(wěn)定的高壓直流電源，使得電源能夠始終保持在最佳的工作點上。當電源用于除塵裝置上，能夠獲得很高的除塵效率。
2、本裝置中使用了逆變裝置，輸出標準的高頻交流電壓，使電源工作穩(wěn)定、功耗小、效率高，與同類電源相比，有較大的功率輸出。
3、本裝置中采用了逆變驅動器模塊來驅動逆變器中的IGBT，使得國內“高頻大功率逆變電路”無法實現高頻、大功率逆變電路的一項空白得以解決。
4、本裝置中設計了大功率高壓變壓器直接升壓法。將三個變壓器的初級線圈并聯，次級線圈分別整流后再串聯，達到了實現高壓大功率的目的，開拓了我國高壓升壓的新領域。由于采用了高頻變壓器直接升壓法，使得升壓元件少、結構簡單，超過了利用電容倍壓升壓的水平，最重要的一點是有效地解決了分布電容Cs、漏感Ls的問題，提高了高壓電流的輸出，且體積比工頻升壓器小幾十倍，比同等功率的倍壓升壓器體積小幾倍。
5、本裝置中采用了模塊式驅動，使得電路非常簡單，且可靠性高、易于生產，有利于我國電力工業(yè)的發(fā)展，增加了經濟效益和社會效益。


下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步的描述圖1是本發(fā)明實現高壓及控制過程的方框圖；圖2是本發(fā)明的逆變驅動及逆變器原理圖；圖3是本發(fā)明的升壓變壓器接線圖；圖4是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施例方式
參見圖1，電源裝置通過隔離變壓器，給全電路提供電源。首先提供給調壓器交流電，同時過壓過流保護電路將電壓、電流信號送到微處理器，實現過流過壓保護。調壓整流電路由微處理器控制調壓，即微處理器接收過壓過流保護電路傳送的電壓、電流采樣信號，與預設值比較，若大于預設值，則微處理器切斷電源電路的輸出，保證電路的安全；微處理器還對整流輸出電路的輸出值采樣、判斷，若該電壓值在預設范圍內，微處理器輸出控制信號，調壓整流電路暫停工作。調壓整流電路輸出穩(wěn)定的直流電至逆變器。逆變驅動器發(fā)生雙驅動方波，對逆變器的IGBT進行驅動。逆變器將調壓整流電路送來的直流電，變成高頻交流電，供升壓變壓器升壓。同時逆變驅動器檢測逆變器的電流，如果電流過大則停止輸出方波；微處理器對逆變驅動器的輸出信號進行檢測，若逆變驅動器無輸出，則微處理器控制切斷電源電路，使本裝置停止后重新啟動。升壓變壓器原邊將逆變器輸出的高頻交流電升壓，經整流輸出電路輸出高壓直流電。同時，升壓變壓器通過流保護電路，輸出電流信號到微處理器，提供負載過流保護。
參見圖2，其中逆變驅動器內部集成兩個施密特觸發(fā)器、兩個與門、兩個隔離環(huán)節(jié)、兩個電平匹配器、兩個功率驅動極、兩個過電流檢測比較器、一個電源電壓監(jiān)視及一個誤差監(jiān)視網絡，共八個單元電路。當輸入信號經P8、P12進入驅動器后，由施密特觸發(fā)器對脈沖進行整形，整形后的脈沖經一與門后進入隔離變壓器一次側，其二次側得到與輸入脈沖同相的驅動信號，經S8、S14輸出，使IGBT導通逆變器橋臂中點引線，通過升壓變壓器原邊與逆變器半橋電容中點連接，將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，供升壓變壓器升壓?br> 逆變器采用新型大功率的功率晶體管IGBT；逆變器由輸入電阻R19、R20、R22、R23；輸入保護電阻R25、R26；雙向穩(wěn)壓管D4--D7；新型功率開關管IGBT；半橋電容C9、C10；續(xù)流二極管D8、D9組成；穩(wěn)壓管D4、D5，D6、D7反向串聯后與電阻R25、R26并聯，接于IGBT觸發(fā)極；雙IGBT發(fā)射極與集電極分別通過D8、D9串聯，由橋臂中點引出線通過升壓變壓器，與串聯的半橋電容C9、C10的中點引出線連接，組成半橋逆變器。圖中的升壓變壓器為簡圖，其具體結構見圖3。
參見圖3，升壓變壓器包括三個變壓器，各變壓器的初級線圈并聯，次級線圈分別整流后再串聯，輸出高壓直流電。
參見圖4，其中逆變驅動器的具體電路參見圖2，升壓變壓器的具體電路參見圖3。調壓整流電路采用調壓器，過流保護電路、過壓過流保護電路以及脈沖發(fā)生器均為已知電路，在本發(fā)明中并無特殊要求。微處理器采用型號為8031的單片機，圖中顯示了其與其他電路的連接關系，其中輸入信號與微處理器的輸入輸出接口連接。
權利要求
1.一種大功率高壓直流靜電電源裝置，包括電源電路、調壓整流電路、整流輸出電路以及過流保護電路，其特征在于還包括逆變驅動器、逆變器、升壓變壓器；電源電路通過隔離變壓器，給全電路提供電源；調壓整流電路接收電源電路傳送的交流電，輸出穩(wěn)定的直流電至逆變器；逆變驅動器產生雙驅動方波，對逆變器的功率晶體管(IGBT)進行驅動；逆變器將調壓整流電路送來的直流電，轉變成高頻交流電，供升壓變壓器升壓；升壓變壓器將逆變器輸出的高頻交流電升壓，并經整流輸出電路，輸出高壓直流電；一過流保護電路采集逆變器的電流信號送到逆變驅動器，逆變驅動器檢測該電流，如果電流大于預設值，則逆變驅動器停止輸出脈沖信號。
2.根據權利要求1所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于；還包括微處理器和過壓過流保護電路；其中，過壓過流保護電路采集調壓整流電路的電壓、電流信號送到微處理器，微處理器判斷該電壓、電流是否高于預設值，若高于，則輸出控制信號，切斷電源電路的輸出；升壓變壓器通過一過流保護電路，輸出電流信號到微處理器，如微處理器判斷該電流高于預設值，則輸出控制信號，切斷電源電路的輸出；微處理器對逆變驅動器輸出的脈沖信號進行檢測，若逆變驅動器無信號輸出，微處理器輸出控制信號，切斷電源電路的輸出；微處理器對整流電路輸出的高壓直流電壓進行采樣判斷，若該電壓值在預設范圍內，微處理器輸出控制信號，調壓整流電路暫停工作。
3.根據權利要求2所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于一脈沖發(fā)生器為逆變驅動器提供脈沖信號；脈沖信號經逆變驅動器的輸入端(P8、P12)進入驅動器，由施密特觸發(fā)器對該信號進行整形，整形后的脈沖經一與門后進入隔離變壓器一次側，其二次側得到與輸入脈沖同相的驅動信號，由逆變驅動器的輸出端(S8、S14)輸出。
4.根據權利要求3所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于所述的逆變器采用新型大功率的功率晶體管(IGBT)逆變器由輸入電阻(R19、R20、R22、R23)；輸入保護電阻(R25、R26)；雙向穩(wěn)壓管(D4--D7)新型功率開關管(IGBT)半橋電容(C9、C10)；續(xù)流二極管(D8、D9)組成；穩(wěn)壓管(D4、D5，D6、D7)分別反向串聯后與電阻(R25、R26)并聯，接于(IGBT)觸發(fā)極；雙(IGBT)發(fā)射極與集電極分別通過D8、D9串聯，由橋臂中點引出線通過升壓變壓器，與串聯的半橋電容(C9、C10)的中點引出線連接，組成半橋逆變器。
5.根據權利要求4所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于所述的升壓變壓器，包括三個變壓器；三個變壓器初級線圈并聯，次級線圈分別整流后再串聯，輸出高壓直流電。
6.根據權利要求5所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于所述的微處理器采用型號為8031的單片機。
7.根據權利要求6所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于所述的調壓整流電路采用調壓器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電源裝置，特別是一種可作為除塵、噴涂、X光靜電電源的大功率高壓直流靜電電源裝置。本發(fā)明的主要目的在于提供一種體積小，頻率高，功率大，效率高，并且可靠性高，可智能控制的大功率高壓直流靜電電源裝置。本裝置將逆變驅動器、逆變器和升壓變壓器有機結合，實現了微處理器自動控制的穩(wěn)定的高壓直流電源，使得電源能夠始終保持在最佳的工作點上。當電源用于除塵裝置上，能夠獲得很高的除塵效率。
文檔編號H02M3/28GK1464626SQ0212141
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月20日 優(yōu)先權日2002年6月20日
發(fā)明者文復生, 常廣月 申請人:文復生, 常廣月