專利名稱：一種水中滅藻用高壓脈沖電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高壓脈沖電源，特別是一種水中滅藻用高壓脈沖電源。
背景技術(shù)：
近年來，等離子體在水中滅藻、尾氣處理、表面改性、等離子刻蝕等方面應用廣泛。 為了產(chǎn)生等離子體，采用快速上升的高壓脈沖電源作為能量輸入和激發(fā)方式。這種方式具有成本低、脈沖能量可控、工作穩(wěn)定等優(yōu)點。在水處理的應用中，利用快速脈沖形成的外加電場并產(chǎn)生高能電子，這些高能電子攜帶放電電場的能量，高速地和放電介質(zhì)發(fā)生非彈性碰撞，產(chǎn)生激發(fā)、離解和電離等一系列反應并形成非平衡等離子體，引發(fā)一系列復雜的物理、化學變化，達到有效去除水中藍藻的目的。陡前沿、窄脈沖對產(chǎn)生等離子體的效果有直接的影響?，F(xiàn)在流行的產(chǎn)生高壓脈沖的方法是采用Marx發(fā)生器，它主要利用其中儲能電容的并聯(lián)充電和串聯(lián)放電來實現(xiàn)高壓快速上升的脈沖，有電阻隔離、電感隔離和二極管隔離三種，針對不同的輸出要求采用不同的級間開關(guān)，但是它的缺點是脈沖前沿受開關(guān)影響較大。近年來，磁開關(guān)的概念又再次提出來，可以利用它飽和電感和非飽和電感巨大差別來模擬開關(guān)的功能，它的開關(guān)速度主要是由磁芯自然參數(shù)決定的，速度遠快于其他開關(guān)。水中滅藻要求脈沖峰值大于5kV、上升沿小于100ns、重復頻率為1(Γ 00Ηζ、每個脈沖內(nèi)能量0.廣1J。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種水中滅藻用高壓脈沖電源，主要解決現(xiàn)有電源裝置使用時，脈沖前沿受開關(guān)影響較大的技術(shù)問題，具有成本低、脈沖能量可控、工作穩(wěn)定等優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型是這樣實現(xiàn)的。一種水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于它包括交流電源、整流電路、Marx發(fā)生器和磁脈沖壓縮電路；所述的交流電源、整流電路、Marx發(fā)生器和磁脈沖壓縮電路依次連接。所述的水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于所述的整流電路和Marx發(fā)生器之間連接電路上具有K1,所述的Marx發(fā)生器和磁脈沖壓縮電路之間連接電路上具有Κ2。所述的水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于所述的整流電路由三相橋式整流電路組成。所述的水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于所述的Marx發(fā)生器具有6個 516nF/30kV圓餅形高壓陶瓷電容器，6個電容器電極分別與兩個電極板螺栓連接，其中一個電極板集成了開關(guān)電極，另一個則作為接地極板。所述的水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于所述的磁脈沖壓縮電路由電容Q、C1和電感L1組成。本實用新型的有益效果在于采用快速上升的高壓脈沖作為能量輸入和激發(fā)方式。這種方式具有成本低、脈沖能量可控、工作穩(wěn)定等優(yōu)點。各開關(guān)的動作采用單片機控制。 測試可得到峰值7. 5kV、上升沿30ns、重復頻率100Hz、一個脈沖內(nèi)能量0. 7J的脈沖電壓。

圖1是本實用新型的主電路結(jié)構(gòu)圖。圖中1-交流電源、2-整流電路、3-Marx發(fā)生器、4-磁脈沖壓縮電路。圖2是本實用新型中Marx發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖圖中21-圓餅形高壓陶瓷電容器、22-接地電感、23-充電電感、24-負載、25-對地電容(增容結(jié)構(gòu))。圖3是本實用新型的系統(tǒng)流程圖。圖4是本實用新型的單片機中斷程序流程圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種水中滅藻用高壓脈沖電源，它包括交流電源1、整流電路2、 Marx發(fā)生器3、磁脈沖壓縮電路4。采用Marx發(fā)生器與磁脈沖壓縮電路結(jié)合的方式，利用 Marx發(fā)生器形成初級高壓脈沖，再用磁開關(guān)進行整形，開關(guān)的控制由單片機來實現(xiàn)(如圖1 所示)。 本實用新型中，上述整流電路由三相橋式整流電路組成。交流電壓從工頻電網(wǎng)接入，用變壓器升壓6倍，再經(jīng)過由有電容濾波的不控整流電路，形成先緩慢上升后穩(wěn)壓的直流電壓源。本實用新型中，上述Marx發(fā)生器采用模塊化的設(shè)計(如圖2所示)，儲能電容采用 516nF/30kV圓餅形高壓陶瓷電容器31，6個電容器電極分別與兩個電極板螺栓連接，其中一個電極板集成了開關(guān)電極，另一個則作為接地極板，這樣10個模塊形成5個開關(guān)結(jié)構(gòu)， 正負充電，減少了開關(guān)個數(shù)，從而減小系統(tǒng)電感。本實用新型中，上述磁脈沖壓縮電路由電容Q、C1和電感L1組成。Marx發(fā)生器充電完成后，K1斷開，K2閉合，同時Marx發(fā)生器的內(nèi)部開關(guān)閉合形成電容的串聯(lián)放電。Marx 發(fā)生器的儲能電容遠大于Ctl，這樣大電容對小電容的放電速度很快，形成初級脈沖。本實用新型的工作原理為交流電壓從工頻電網(wǎng)接入，用變壓器升壓6倍，再經(jīng)過由有電容濾波的不控整流電路，形成先緩慢上升后穩(wěn)壓的直流電壓源。初始狀態(tài)時K1斷開， K2斷開，實驗開始后K1閉合，直流電壓源向電阻隔離的Marx發(fā)生器充電，主要檢測Marx發(fā)生器最末端的電容是否充滿，此充電過程為0. Ims左右。Marx發(fā)生器充電完成后，K1斷開， K2閉合，同時Marx發(fā)生器的內(nèi)部開關(guān)閉合形成電容的串聯(lián)放電。Marx發(fā)生器的儲能電容遠大于Ctl，這樣大電容對小電容的放電速度很快，形成初級脈沖，而且儲能電容中的能量只有一部分轉(zhuǎn)移到Ctl中，這不僅有利于縮短下一次Marx發(fā)生器的充電時間，還能夠控制輸出脈沖中的能量。當Ctl充滿時，K2和Marx發(fā)生器內(nèi)開關(guān)同時斷開，K1閉合，Marx發(fā)生器再次充電。非線性電感L在Ctl充滿時達到飽和，電感值突變?yōu)楹苄?，形成了近似短路的電容對電容放電，這樣就實現(xiàn)了對初級脈沖的壓縮陡化，負載端也就得到了要求的脈沖。系統(tǒng)流程如圖3所示，單片機控制中斷流程如圖4所示。 綜上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型的實施范圍。即凡依本實用新型申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應為本實用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于它包括交流電源、整流電路、Marx發(fā)生器和磁脈沖壓縮電路；所述的交流電源、整流電路、Marx發(fā)生器和磁脈沖壓縮電路依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于所述的整流電路和 Marx發(fā)生器之間連接電路上具有K1,所述的Marx發(fā)生器和磁脈沖壓縮電路之間連接電路上具有K2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于所述的整流電路由三相橋式整流電路組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于所述的Marx發(fā)生器具有6個516nF/30kV圓餅形高壓陶瓷電容器，6個電容器電極分別與兩個電極板螺栓連接，其中一個電極板集成了開關(guān)電極，另一個則作為接地極板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水中滅藻用高壓脈沖電源，其特征在于所述的磁脈沖壓縮電路由電容Ctl、C1和電感L1組成。
專利摘要本實用新型涉及一種高壓脈沖電源，特別是一種水中滅藻用高壓脈沖電源。它包括交流電源、整流電路、Marx發(fā)生器和磁脈沖壓縮電路；所述的交流電源、整流電路、Marx發(fā)生器和磁脈沖壓縮電路依次連接。它主要解決現(xiàn)有電源裝置使用時，脈沖前沿受開關(guān)影響較大的技術(shù)問題，具有成本低、脈沖能量可控、工作穩(wěn)定等優(yōu)點。
文檔編號H02M9/06GK202309560SQ20112042454
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者呂鋒 申請人:上海理工大學