CN100593898C - 原油电脱水大功率脉冲电源及其产生方法 - Google Patents

原油电脱水大功率脉冲电源及其产生方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种原油电脱水大功率脉冲电源及其产生方法。大功率脉冲电源包括输出低压直流电源的低压直流电源装置、对所述低压直流电源进行逆变处理并输出双极性低压脉冲电源的大功率逆变装置、对所述双极性低压脉冲电源进行升压和整流滤波处理并输出高压直流电源的脉冲变压器装置、使所述高压直流电源成为向负载输出的高压高频脉冲电源的脉冲开关装置以及检测装置和控制装置。本发明通过对交流电源进行整流、滤波和逆变处理形成双极性低压脉冲电源，再通过脉冲变压器进行升压和整流滤波处理形成高压直流电源，最后经过互补结构的脉冲开关组形成高压高频脉冲电源，具有可调频、调幅、调脉宽、电流范围宽、无谐波污染、节能、体积小等优点。

Description

原油电脱水大功率脉冲电源及其产生方法
技术领域
本发明涉及一种高频高压大功率脉冲电源，尤其是一种原油电脱水大功率脉冲电源及其产生方法。
背景技术
研究表明，高频高压大功率脉冲电源在石油化工领域(如电破乳、溶剂萃取、油水分离等生产工艺)中具有很好的应用前景。但是到目前为止，现有技术生产制造的可调频、调幅、调脉宽、节能的高频高压大功率脉冲电源还存在较多的技术问题，因此目前高频高压大功率脉冲电源在石化行业中还没有应用实例。
中国专利(申请号200610008306.7)提出了一种“高频高压脉冲电源和高频高压电脉冲的产生方法”，是一种通过“交-直-脉冲叠加升压”产生高频高压脉冲(High Voltage High Frequency Pulse，简称HVHFP)电源的技术方案，将这种HVHFP电源经高压防爆接口及高压绝缘棒引入高频电脱水器电极板上，可在电脱水器内形成高频脉冲电场进行脱水。实际应用表明，现有技术这种HVHFP电源的技术方案还需要进一步完善，主要体现在：
(1)由于脉冲波形存在拖尾现象，很难达到理想的脉冲脱水效果，脉冲波形的上升和下降沿陡度差，使得在脱水过程中能量急聚性差；
(2)在整流部分之前的环节，由于使用了工频变压器，使得整个系统耗能非常大，仍存在一定的节能空间，同时由于工频变压器的使用，使得整个装置的体积较大；
(3)电压调节精度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种原油电脱水大功率脉冲电源及其产生方法，在具备可调频、调幅、调脉宽的同时，具有输出脉冲波形良好、节能和体积小等特点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种原油电脱水大功率脉冲电源，包括：
低压直流电源装置，用于对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的低压直流电源；
大功率逆变装置，与所述低压直流电源装置连接，用于对所述低压直流电源进行逆变处理，通过占空比调制输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源；
脉冲变压器装置，与所述大功率逆变装置连接，用于对所述双极性低压脉冲电源进行升压和整流滤波处理，输出高压直流电源；
脉冲开关装置，与所述脉冲变压器装置连接，用于对高压直流电源进行处理，向负载输出频率经过调整的高压高频脉冲电源；
检测装置，用于监测所述脉冲开关装置输出高压高频脉冲电源的电流和电压，获取输出参数；
控制装置，分别与所述低压直流电源装置、大功率逆变装置、脉冲开关装置和检测装置连接，用于根据所述输出参数调节所述低压直流电源的幅值、所述双极性低压脉冲电源的幅值和所述高压高频脉冲电源的频率；
所述脉冲开关装置包括与负载串联的第一脉冲开关组和与负载并联的第二脉冲开关组，每个脉冲开关组包括数个串联连接的脉冲开关，形成互补结构的第一脉冲开关组和第二脉冲开关组与控制装置连接，由所述控制装置控制一个脉冲开关组接通时另外一个脉冲开关组断开。
所述大功率逆变装置包括逆变电路和逆变驱动电路，所述逆变电路的输入端与低压直流电源装置连接，输出端与脉冲变压器装置连接，控制端通过逆变驱动电路与控制装置连接，所述逆变电路用于对所述低压直流电源进行逆变处理获得双极性低压脉冲电源，并根据控制装置输出的控制信号调整所述双极性低压脉冲电源的占空比，通过调整双极性低压脉冲电源的脉冲宽度输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源。
所述脉冲变压器装置包括N个大功率脉冲变压器和N个脉冲整流滤波电路，对所述双极性低压脉冲电源进行升压处理的N个大功率脉冲变压器的原边并联，并与所述大功率逆变装置连接，N个大功率脉冲变压器的副边分别与N个脉冲整流滤波电路的输入端连接，进行整流滤波处理的N个脉冲整流滤波电路的输出端依次串联，N个脉冲整流滤波电路中的第一整流滤波电路的正输出端和第N整流滤波电路的负输出端与所述脉冲开关装置连接，其中N为正整数。
所述第一脉冲开关组和第二脉冲开关组分别包括数个串联连接的脉冲开关，每个脉冲开关与驱动单元连接，所述驱动单元通过控制接口与所述控制装置连接，所述驱动单元为控制脉冲驱动变压器或光纤驱动模块。
在上述技术方案基础上，所述控制装置包括：
参数采集模块，与所述检测装置连接，用于从检测装置接收输出参数；
低压直流电源控制模块，与所述低压直流电源装置连接，通过控制可控硅触发角调节所述低压直流电源的幅值；
脉冲宽度调制模块，与所述大功率逆变装置连接，通过脉冲宽度调制方式调节所述双极性低压脉冲电源的幅值；
脉冲开关控制模块，与所述脉冲开关装置连接，通过开关方式调节所述高压高频脉冲电源的频率；
中心处理模块，分别与所述参数采集模块、低压直流电源控制模块、脉冲宽度调制模块和脉冲开关控制模块连接，用于根据所述输出参数通过低压直流电源控制模块控制所述低压直流电源装置输出的低压直流电源的幅值、通过脉冲宽度调制模块控制所述大功率逆变装置输出的双极性低压脉冲电源的幅值和通过脉冲开关控制模块控制所述脉冲开关装置输出的高压高频脉冲电源的频率。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种原油电脱水大功率脉冲电源的产生方法，包括：
步骤10、对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的低压直流电源；
步骤20、对低压直流电源进行逆变处理，并通过占空比调制输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源；
步骤30、对所述双极性低压脉冲电源进行升压和整流滤波处理，输出高压直流电源；
步骤40、采用互补型脉冲开关组将所述高压直流电源处理成向负载输出的频率经过调整的高压高频脉冲电源，所述互补型脉冲开关组包括与负载串联的第一脉冲开关组和与负载并联的第二脉冲开关组，一个脉冲开关组接通时另外一个脉冲开关组断开，每个脉冲开关组包括数个串联连接的脉冲开关。
其中，所述步骤20具体包括：对低压直流电源进行逆变处理获得双极性低压脉冲电源，通过调整所述双极性低压脉冲电源的占空比，通过调整脉冲宽度输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源。
其中，所述步骤30具体包括：N个原边并联的大功率脉冲变压器对所述双极性低压脉冲电源进行升压处理，N个输出端依次串联的脉冲整流滤波电路分别对每个大功率脉冲变压器的输出进行整流滤波处理，由N个脉冲整流滤波电路中的第一整流滤波电路的正输出端和第N整流滤波电路的负输出端输出高压直流电源，其中N为正整数。
其中，所述步骤40具体包括：采用第一脉冲开关组与负载串联、第二脉冲开关组与负载并联的互补型脉冲开关组，将所述高压直流电源处理成向负载输出的频率经过调整的高压高频脉冲电源，当第一脉冲开关组断开后，第二脉冲开关组接通，使第二脉冲开关组与负载构成一个放电回路，通过迅速放电消除高压高频脉冲电源的波形拖尾、高压高频脉冲电源的脉冲上升和下降沿陡度差。
本发明提供了一种原油电脱水大功率脉冲电源及其产生方法，通过对交流电源进行整流控制、滤波和逆变处理形成双极性低压脉冲电源，再通过脉冲变压器进行升压和整流滤波处理形成高压直流电源，最后经过互补结构的脉冲开关组形成高压高频脉冲电源。与采用“交-直-脉冲叠加”的现有技术相比，本发明控制装置通过控制大功率逆变装置中IGBT器件的驱动脉冲，从而改变大功率逆变装置输出的双极性低压脉冲电源的输出占空比，达到了调节HVHFP电源幅值的目的，电压调节精度高；由于使用脉冲变压器代替现有技术的工频变压器，且采用了多组脉冲变压器原边并联和副边串联的集成结构，不仅达到了节能的目的，而且还克服了目前制造大功率脉冲变压器的技术限制；由于采用互补型脉冲开关组，有效解决了现有技术中脉冲波形的拖尾现象，使本发明在原油电脱水中能真正达到脉冲脱水效果，进一步还可以实现频率的任意调节。总之，本发明具有可调频、调幅、调脉宽、电流范围宽、无谐波污染、节能、体积小等优点。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明原油电脱水大功率脉冲电源实施例的结构示意图；
图2为本发明大功率逆变装置的结构示意图；
图3a～图3d为本发明调节双极性低压脉冲电源幅值的原理示意图；
图4为本发明脉冲变压器装置的结构示意图；
图5为本发明脉冲开关装置的结构示意图；
图6为本发明输出脉冲波形的示意图；
图7为本发明控制装置的结构示意图；
图8为本发明控制装置恒流控制的原理图；
图9为本发明原油电脱水大功率脉冲电源的产生方法的流程图。
附图标记说明：
2-低压直流电源装置；  3-大功率逆变装置；    4-脉冲变压器装置；
5-脉冲开关装置；      6-负载；              7-控制装置；
8-检测装置；          31-逆变电路；         32-保护电路；
33-逆变驱动电路；       411-第一脉冲变压器；    412-第二脉冲变压器；
413-第三脉冲变压器；    41N-第N脉冲变压器；     421-第一整流滤波电路；
422-第二整流滤波电路；  423-第三整流滤波电路；  42N-第N整流滤波电路；
51-第一脉冲开关组；     52-第二脉冲开关组；     53-第一驱动单元；
54-第二驱动单元；       71-中心处理模块；       72-参数采集模块；
73-脉冲宽度调制模块；   74-脉冲开关控制模块；   75-低压直流电源控制模块。
具体实施方式
图1为本发明原油电脱水大功率脉冲电源实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例原油电脱水大功率脉冲电源包括低压直流电源装置2、大功率逆变装置3、脉冲变压器装置4、脉冲开关装置5、控制装置7和检测装置8，其中，低压直流电源装置2用于对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的低压直流电源，本实施例中，低压直流电源装置2包括用于输出交流电的交流电源装置和对交流电源进行交流整流滤波处理的交流整流滤波装置。大功率逆变装置3与低压直流电源装置2连接，用于对低压直流电源进行逆变处理，通过占空比调制输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源。脉冲变压器装置4与大功率逆变装置3连接，用于对双极性低压脉冲电源进行升压和整流滤波处理，输出高压直流电源。脉冲开关装置5与脉冲变压器装置4连接，用于对高压直流电源进行处理，向负载6输出频率经过调整的高压高频脉冲电源，实际使用中，负载可以是原油电脱水中的脱水罐。检测装置8连接在负载6的两端，用于监测脉冲开关装置5输出高压高频脉冲电源的电流和电压，获取输出参数。控制装置7分别与低压直流电源装置2、大功率逆变装置3、脉冲开关装置5和检测装置8连接，用于根据检测装置8监测到的输出参数调节低压直流电源装置2输出的低压直流电源的幅值、大功率逆变装置3输出的双极性低压脉冲电源的幅值和脉冲开关装置5输出的高压高频脉冲电源的频率。
本实施例中，交流电源可以输出一个380V交流电；交流整流滤波装置采用可控硅触发角控制方式对该380V交流电进行整流滤波处理，输出一个幅值可控的低压直流电源；该低压直流电源通过大功率逆变装置3的逆变处理，并通过脉冲宽度调制，输出一个频率固定且脉冲宽度受控的双极性低压脉冲电源；该双极性低压脉冲电源通过脉冲变压器装置的升压和整流滤波处理，输出一个高压直流电源；该高压直流电源通过脉冲开关装置后，成为一个高压高频脉冲(HVHFP)电源；并将该HVHFP电源加载到负载6的两端；该HVHFP电源输出的幅值由受控制装置7控制的低压直流电源装置2和受控制装置7控制的大功率逆变装置3调整，该HVHFP电源输出的频率由受控制装置7控制的脉冲开关装置5调整，实现对HVHFP电源的幅值和频率的控制，以满足整个系统要求。
图2为本发明大功率逆变装置的结构示意图。如图2所示，大功率逆变装置3包括逆变电路31、保护电路32和逆变驱动电路33，其中逆变电路31的输入端与低压直流电源装置2连接，其输出端与脉冲变压器装置4连接，其控制端通过逆变驱动电路33与控制装置7连接。逆变电路31用于对低压直流电源装置2输出的低压直流电源进行逆变处理，得到一个双极性低压脉冲电源并向脉冲变压器装置4输出，保护电路32与逆变电路31连接，用于提供保护，逆变驱动电路33的一端与控制装置7连接，用于从控制装置7接收控制信号，逆变驱动电路33的另一端与逆变电路31连接，用于向逆变电路31输入控制信号，以调节逆变电路31输出的双极性低压脉冲电源的幅值。本实施例上述技术方案中，控制装置7采用脉冲宽度调制(PWM)方式通过调节大功率逆变装置3输出的双极性低压脉冲电源的占空比来达到调节其幅值的目的。
图3a～图3d为本发明调节双极性低压脉冲电源幅值的原理示意图。当脉冲变压器装置的变比是1∶1时，图3a的波形经过脉冲变压器装置的升压和整流滤波处理后，坐标轴下的波形就翻转变成了正的波形，如图3b所示，其幅值没有变化；如果通过改变图3a中正负波形的占空比，得到如图3c所示的波形，经过脉冲变压器装置的升压和整流滤波处理后，最后得到的波形如图3d所示，由于输出波形的占空比已经改变，因此输出的电压平均值将改变。由占空比公式D＝TON/(TON+TOFF)，其中D表示占空比，TON表示接通时间，TOFF表示关断时间，可知电压平均值U＝D×V，其中U表示电压平均值，V表示电压最高值，因此通过改变占空比，达到了调节输出高精度电压的目的。同时在调节控制过程中，保持脉冲变压器装置工作的频率恒定，从而使脉冲变压器装置工作在所设计的频率上，可以达到最佳节能的目的。附加说明的是，欲使脉冲变压器装置节能，在设计过程中，由制造材料可决定其工作频率，而在脉冲变压器装置运行中其工作频率必须恒定。本实施例的控制装置通过控制大功率逆变装置中IGBT器件的驱动脉冲，从而改变大功率逆变装置输出的双极性低压脉冲电源的输出占空比，达到调节HVHFP电源幅值的目的，具有系统调节精度高等优点。
图4为本发明脉冲变压器装置的结构示意图。如图4所示，本发明脉冲变压器装置(也称PC/DC电路组)包括N个大功率脉冲变压器和N个脉冲整流滤波电路，N为正整数，N个大功率脉冲变压器用于分别对双极性低压脉冲电源进行升压处理，包括第一脉冲变压器411、第二脉冲变压器412、第三脉冲变压器413、......、第N脉冲变压器41N，N个脉冲整流滤波电路用于对升压处理后的电源进行整流滤波处理，包括第一整流滤波电路421、第二整流滤波电路422、第三整流滤波电路423、......、第N整流滤波电路42N。其中第一脉冲变压器411、第二脉冲变压器412、......、第N脉冲变压器41N的原边并联，并与大功率逆变装置3连接，每个大功率脉冲变压器的副边与一个脉冲整流滤波电路的输入端连接，即第一脉冲变压器411的副边与第一整流滤波电路421的输入端连接，第二脉冲变压器412的副边与第二整流滤波电路422的输入端连接，......，第N脉冲变压器41N的副边与第N整流滤波电路42N的输入端连接，每个脉冲整流滤波电路分别对经过一个大功率脉冲变压器升压处理后的电源进行整流滤波处理，得到N个中压直流电源；N个脉冲整流滤波电路的输出端依次串联，即第一整流滤波电路421的负输出端与第二整流滤波电路422的正输出端连接，第二整流滤波电路422的负输出端与第三整流滤波电路423的正输出端连接，......，第N-1脉冲整流滤波电路42N-1的负输出端与第N整流滤波电路42N的正输出端连接，将N个中压直流电源串联，使第一整流滤波电路421的正输出端和第N整流滤波电路42N的负输出端最终输出一个高压直流电源。
需要说明的是，针对现有技术HPHVP电源存在电能损较大和体积过于庞大的技术缺陷，本发明通过采用脉冲变压器装置的技术方案即可实现节能、体积小的目的。由于单个大功率脉冲变压器受到脉冲变压器原边和副边的电压均不能过大以及原边和副边的变比不能过大等技术条件限制，本发明上述实施例提出的采用大功率脉冲变压器集成的技术方案有效克服了上述技术条件限制，本实施例通过采用多个脉冲变压器原边并联、副边串联的集成方案，既解决了现有技术采用工频变压器技术方案耗能较大的问题，又具有结构紧凑、体积小等优点，实现了节能和减小体积的目的。
图5为本发明脉冲开关装置的结构示意图。如图5所示，本发明脉冲开关装置(也称DC/PC电路)包括第一脉冲开关组51和第二脉冲开关组52，第一脉冲开关组51与负载6串联，第二脉冲开关组52与负载6并联，形成互补结构。实际使用中，第一脉冲开关组51可以串接在脉冲变压器装置4的第一整流滤波电路421的正输出端与负载6之间，负载6的另一端连接脉冲变压器装置4的第N整流滤波电路42N的负输出端，第一脉冲开关组51也可以串接在脉冲变压器装置4的第N整流滤波电路42N的负输出端与负载6之间，负载6的另一端连接脉冲变压器装置4的第一整流滤波电路421的正输出端，形成与负载6的串联结构。具体地，第一脉冲开关组51包括数个串联连接的脉冲开关，每个脉冲开关均与第一驱动单元53连接，通过控制接口与控制装置7连接的第一驱动单元53用于控制第一脉冲开关组51的接通或断开；第二脉冲开关组52包括数个串联连接的脉冲开关，每个脉冲开关均与第二驱动单元54连接，通过控制接口与控制装置7连接的第二驱动单元54用于控制第二脉冲开关组52的接通或断开。该结构使第一脉冲开关组51和第二脉冲开关组52形成互补结构，通过控制装置7的控制信号使得一个脉冲开关组接通，另外一个脉冲开关组断开，即当第一脉冲开关组51断开后，第二脉冲开关组52接通，使第二脉冲开关组52与负载6构成了一个放电回路，通过第二脉冲开关组52迅速放电，因此有效消除了现有技术输出波形存在的拖尾、脉冲上升和下降沿陡度差等技术问题。
图6为本发明输出脉冲波形的示意图，其中虚线为现有技术的脉冲波形，存在拖尾现象，实线为本发明脉冲波形，输出波形无拖尾，因此本发明利用第一脉冲开关组和第二脉冲开关组形成的互补结构很好地解决了脉冲波形的拖尾现象。本发明上述技术方案中，每个驱动单元还可以连接一保护电路。
本发明上述技术方案中，驱动单元可以采用两种技术方案实现。一种是采用控制脉冲驱动变压器方案，驱动单元采用控制脉冲驱动变压器，控制脉冲驱动变压器的一端与脉冲开关连接，另一端通过控制接口与控制装置连接；另一种是采用光纤驱动模块方案，驱动单元采用光纤驱动模块，光纤驱动模块的一端与脉冲开关连接，另一端通过控制接口与控制装置连接。当驱动单元采用光纤驱动模块方案，HFHVP电源的频率范围可以做到任意调节，控制脉冲驱动变压器和光纤驱动模块已在现有技术中广泛应用，不再赘述。
图7为本发明控制装置的结构示意图。如图7所示，本发明控制装置包括中心处理模块71、参数采集模块72、脉冲宽度调制模块73、脉冲开关控制模块74和低压直流电源控制模块75，其中，参数采集模块72与中心处理模块71和检测装置8连接，用于从检测装置8接收输出参数，并发送给中心处理模块71；脉冲宽度调制模块73与中心处理模块71和大功率逆变装置3连接，用于从中心处理模块71接收控制参数，采用脉冲宽度调制(PWM)方式通过调节大功率逆变装置3输出的双极性低压脉冲电源的占空比来实现其幅值的调节；脉冲开关控制模块74与中心处理模块71和脉冲开关装置5连接，用于从中心处理模块71接收控制参数，调节脉冲开关装置5输出高压高频脉冲电源的频率；低压直流电源控制模块75与中心处理模块71和低压直流电源装置2连接，用于通过控制可控硅触发角调节低压直流电源装置2输出低压直流电源的幅值；中心处理模块71分别与参数采集模块72、脉冲宽度调制模块73、脉冲开关控制模块74和低压直流电源控制模块75连接，用于根据参数采集模块72的输出参数通过低压直流电源控制模块75控制低压直流电源装置2输出的低压直流电源的幅值，通过脉冲宽度调制模块73调节大功率逆变装置3输出的双极性低压脉冲电源的幅值，以及通过脉冲开关控制模块74调节脉冲开关装置5输出的高压高频脉冲电源的频率。
由于原油电脱水中的脱水罐(负载)要求恒流输出，因此实际使用中，本发明控制装置还通过低压直流电源装置和脉冲变压器装置控制恒流输出。图8为本发明控制装置恒流控制的原理图。如图8所示，控制装置中包括电流PI调节器和电压PI调节器，从负载采集一个被测电流I，与参考电流值IREF经过电流PI调节器得到一个参考电压值UREF，从脉冲变压器装置的输出端采集一个被测电压U，与参考电压值UREF经过电压PI调节器得到相应的操作控制信号，低压直流电源装置根据该操作控制信号调整低压直流电源的电流，作为粗调，脉冲变压器装置根据该操作调节信号调整双极性低压脉冲电源的的电流，作为精调过程，使本发明经过两个双闭环控制最终输出了一个恒定的电流值。
本发明提供了一种原油电脱水大功率脉冲电源，通过对交流电源进行整流控制、滤波和逆变处理形成双极性低压脉冲电源，之后，再通过脉冲变压器进行升压和整流滤波处理形成高压直流电源，最后，经过互补结构的脉冲开关组形成高压高频脉冲电源。与采用“交-直-脉冲叠加”的现有技术相比，本发明控制装置通过控制大功率逆变装置中IGBT器件的驱动脉冲，从而改变大功率逆变装置输出的双极性低压脉冲电源的输出占空比，达到了调节HVHFP电源幅值的目的，系统调节精度高；由于使用脉冲变压器代替现有技术的工频变压器，且采用了多组脉冲变压器原边并联和副边串联的集成结构，不仅达到了节能的目的，而且还克服了目前制造大功率脉冲变压器的技术限制；由于采用互补型脉冲开关组，有效解决了现有技术中脉冲波形的拖尾现象，使本发明在原油电脱水中能真正达到脉冲脱水效果，进一步还可以实现频率的任意调节。总之，本发明具有可调频、调幅、调脉宽、电流范围宽、无谐波污染、节能、体积小等优点。
图9为本发明原油电脱水大功率脉冲电源的产生方法的流程图，具体包括：
步骤10、对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的低压直流电源；
步骤20、对低压直流电源进行逆变处理，并通过占空比调制输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源；
步骤30、对所述双极性低压脉冲电源进行升压和整流滤波处理，输出高压直流电源；
步骤40、采用互补型脉冲开关组将所述高压直流电源处理成向负载输出的频率经过调整的高压高频脉冲电源。
在上述技术方案中，所述步骤10具体包括：对低压交流电进行整流滤波处理，通过控制可控硅触发角，输出幅值经过调整的低压直流电源。所述步骤20具体包括：对低压直流电源进行逆变处理获得双极性低压脉冲电源，通过调整所述双极性低压脉冲电源的占空比，通过调整脉冲宽度输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源。所述步骤30具体包括：N个原边并联的大功率脉冲变压器对所述双极性低压脉冲电源进行升压处理，N个输出端依次串联的脉冲整流滤波电路分别对每个大功率脉冲变压器的输出进行整流滤波处理，使第一整流滤波电路的正输出端和第N整流滤波电路的负输出端输出一个高压直流电源。所述步骤40具体包括：采用第一脉冲开关组与负载串联、第二脉冲开关组与负载并联的互补型脉冲开关组，将所述高压直流电源处理成向负载输出的高压高频脉冲电源，当第一脉冲开关组断开后，第二脉冲开关组接通，使第二脉冲开关组与负载构成了一个放电回路，通过迅速放电消除波形拖尾、脉冲上升和下降沿陡度差。
本发明原油电脱水大功率脉冲电源的产生方法可以采用本发明原油电脱水大功率脉冲电源的结构，其工作过程已经详细说明，不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
本专利得到国家高技术研究发展计划(863计划)支持，项目名称：高效节能环保原油混沌脉冲电脱水器产业化关键技术研究(项目编号：2007AA05Z230)。

Claims (9)

1.一种原油电脱水大功率脉冲电源，其特征在于，包括：
低压直流电源装置，用于对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的低压直流电源；
大功率逆变装置，与所述低压直流电源装置连接，用于对所述低压直流电源进行逆变处理，通过占空比调制输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源；
脉冲变压器装置，与所述大功率逆变装置连接，用于对所述双极性低压脉冲电源进行升压和整流滤波处理，输出高压直流电源；
脉冲开关装置，与所述脉冲变压器装置连接，用于对高压直流电源进行处理，向负载输出频率经过调整的高压高频脉冲电源；
检测装置，用于监测所述脉冲开关装置输出高压高频脉冲电源的电流和电压，获取输出参数；
控制装置，分别与所述低压直流电源装置、大功率逆变装置、脉冲开关装置和检测装置连接，用于根据所述输出参数调节所述低压直流电源的幅值、所述双极性低压脉冲电源的幅值和所述高压高频脉冲电源的频率；
所述脉冲开关装置包括与负载串联的第一脉冲开关组和与负载并联的第二脉冲开关组，每个脉冲开关组包括数个串联连接的脉冲开关，形成互补结构的第一脉冲开关组和第二脉冲开关组与控制装置连接，由所述控制装置控制一个脉冲开关组接通时另外一个脉冲开关组断开。
2.根据权利要求1所述的原油电脱水大功率脉冲电源，其特征在于，所述大功率逆变装置包括逆变电路和逆变驱动电路，所述逆变电路的输入端与低压直流电源装置连接，输出端与脉冲变压器装置连接，控制端通过逆变驱动电路与控制装置连接，所述逆变电路用于对所述低压直流电源进行逆变处理获得双极性低压脉冲电源，并根据控制装置输出的控制信号调整所述双极性低压脉冲电源的占空比，通过调整双极性低压脉冲电源的脉冲宽度输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源。
3.根据权利要求1所述的原油电脱水大功率脉冲电源，其特征在于，所述脉冲变压器装置包括N个大功率脉冲变压器和N个脉冲整流滤波电路，对所述双极性低压脉冲电源进行升压处理的N个大功率脉冲变压器的原边并联，并与所述大功率逆变装置连接，N个大功率脉冲变压器的副边分别与N个脉冲整流滤波电路的输入端连接，进行整流滤波处理的N个脉冲整流滤波电路的输出端依次串联，N个脉冲整流滤波电路中的第一整流滤波电路的正输出端和第N整流滤波电路的负输出端与所述脉冲开关装置连接，其中N为正整数。
4.根据权利要求1所述的原油电脱水大功率脉冲电源，其特征在于，所述第一脉冲开关组和第二脉冲开关组分别包括数个串联连接的脉冲开关，每个脉冲开关与驱动单元连接，所述驱动单元通过控制接口与所述控制装置连接，所述驱动单元为控制脉冲驱动变压器或光纤驱动模块。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的原油电脱水大功率脉冲电源，其特征在于，所述控制装置包括：
参数采集模块，与所述检测装置连接，用于从检测装置接收输出参数；
低压直流电源控制模块，与所述低压直流电源装置连接，通过控制可控硅触发角调节所述低压直流电源的幅值；
脉冲宽度调制模块，与所述大功率逆变装置连接，通过脉冲宽度调制方式调节所述双极性低压脉冲电源的幅值；
脉冲开关控制模块，与所述脉冲开关装置连接，通过开关方式调节所述高压高频脉冲电源的频率；
中心处理模块，分别与所述参数采集模块、低压直流电源控制模块、脉冲宽度调制模块和脉冲开关控制模块连接，用于根据所述输出参数通过低压直流电源控制模块控制所述低压直流电源装置输出的低压直流电源的幅值、通过脉冲宽度调制模块控制所述大功率逆变装置输出的双极性低压脉冲电源的幅值和通过脉冲开关控制模块控制所述脉冲开关装置输出的高压高频脉冲电源的频率。
6.一种原油电脱水大功率脉冲电源的产生方法，其特征在于，包括：
步骤10、对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的低压直流电源；
步骤20、对低压直流电源进行逆变处理，并通过占空比调制输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源；
步骤30、对所述双极性低压脉冲电源进行升压和整流滤波处理，输出高压直流电源；
步骤40、采用互补型脉冲开关组将所述高压直流电源处理成向负载输出的频率经过调整的高压高频脉冲电源，所述互补型脉冲开关组包括与负载串联的第一脉冲开关组和与负载并联的第二脉冲开关组，一个脉冲开关组接通时另外一个脉冲开关组断开，每个脉冲开关组包括数个串联连接的脉冲开关。
7.根据权利要求6所述的原油电脱水大功率脉冲电源的产生方法，其特征在于，所述步骤20具体包括：对低压直流电源进行逆变处理获得双极性低压脉冲电源，通过调整所述双极性低压脉冲电源的占空比，输出幅值经过调整的双极性低压脉冲电源。
8.根据权利要求6所述的原油电脱水大功率脉冲电源的产生方法，其特征在于，所述步骤30具体包括：N个原边并联的大功率脉冲变压器对所述双极性低压脉冲电源进行升压处理，N个输出端依次串联的脉冲整流滤波电路分别对每个大功率脉冲变压器的输出进行整流滤波处理，由N个脉冲整流滤波电路中的第一整流滤波电路的正输出端和第N整流滤波电路的负输出端输出高压直流电源，其中N为正整数。
9.根据权利要求6所述的原油电脱水大功率脉冲电源的产生方法，其特征在于，所述步骤40具体包括：采用第一脉冲开关组与负载串联、第二脉冲开关组与负载并联的互补型脉冲开关组，将所述高压直流电源处理成向负载输出的频率经过调整的高压高频脉冲电源，当第一脉冲开关组断开后，第二脉冲开关组接通，使第二脉冲开关组与负载构成一个放电回路，通过迅速放电消除高压高频脉冲电源的波形拖尾、高压高频脉冲电源的脉冲上升和下降沿陡度差。
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