CN1008805B - 臭氧发生装置的高频电源 - Google Patents
臭氧发生装置的高频电源Info
- Publication number
- CN1008805B CN1008805B CN 87107561 CN87107561A CN1008805B CN 1008805 B CN1008805 B CN 1008805B CN 87107561 CN87107561 CN 87107561 CN 87107561 A CN87107561 A CN 87107561A CN 1008805 B CN1008805 B CN 1008805B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ozone generating
- transformer
- high frequency
- electric source
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 abstract 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
一种臭氧发生装置的高频电源，可广泛应用于各种规格的臭氧发生装置。本发明采用固体功率器件充分利用元器件的合理参散配合，产生窄脉冲电流，得到高压、高dv/dt的脉冲。通过这种简便的方法可以大幅度提高臭氧发生效率，并减少设备的体积、重量及成本，在食品卫生、环保化工等领域有广泛的应用价值。
Description
本发明是对现有臭氧发生装置上的电源进行的改进。
臭氧发生装置是利用无声放电的原理，在含氧气体中通过高压无声放电，产生工业用臭氧气的装置。臭氧气是一种强氧化剂，可用于杀菌，在清除污染方面，用它来处理饮用水，对生活污水和工业废水进行无害处理，对水和气体进行除臭脱色处理等，具有不产生二次污染的优点。
臭氧发生装置是将无油压缩含氧气体通过干燥处理后进入由电极和绝缘介质层组成的放电室，外电源通过变换升压，引入放电室电极，进行无声放电，即可产生含臭氧气的混合气体而输出。
目前国内此类产品的电源供给都是通过工频（50Hz）电源，经变压器升压至10千伏以上，直接引入放电室而产生臭氧气。其工作电流，电压波形都是正弦波。缺点是电耗大，设备笨重，成本高，而且工作可靠性差。
为了减小设备体积，提高单位设备体积的臭氧生成率，采用提高电源频率的办法是有效的。如美国专利US4123664、日本专利昭57-191208等文献提出的方法，就是将工作频率提高，电流波形为正弦波或方波，电压波形为低电压上升率波形或呈直线上升波形，其电压上升率dv/dt都在0.5kv/μs以下。它们有一个共同的特点，就是尽可能地防止电流突变引起过高的电压上升率而产生过电压，因为过电压会击穿放电室的绝缘介质而造成事故。因此目前的臭氧发生装置的高频电源，通常采用增加回路电感的办法来防止电流突变，并有不允许电源突然合闸的规定。
近年来国外在探讨降低单位臭氧气生成电耗的办法时，有的采用了利用窄脉冲、高峰值电压及高电压上升率dv/dt的方法，取得了一定的效果。如美国专利文献US4283291，US4016060、苏联专利文献SU941276、SU1000391等。它们利用高压放电脉冲，要求脉冲宽度小于气体离子通过两极间的渡越时间（例如US4283291为2.1μs）。在文献SU1000391中要求电压上升率达到200-1700kv/μs，为实现这一要求，以上文献均采用了气体闸流管（Thgratron）或真空管（VacuumTube）电路，由于真空器件的固有局限性很难大量推广应用。
另外也有人利用固体功率器件（如晶闸管、晶体管等）来做臭氧发生装置的电源，如文献US3875035、US4027169，昭58-99271，但都未着眼于提高电源输出电压的上升率（dv/dt），从而进一步降低臭氧生成的电耗。
为了提高臭氧生成的效率，同时又克服现有高频电源的真空器件的局限性，特提出本发明。
这种臭氧发生装置的高频电源，与现有技术相同，都由以下几部分构成：升压变压器（T）、储能电容器（C）、开关元件（K）和等效电阻（R）等，本发明的特点有以下几点：
首先，其开关元件（K）采用固体功率器件，以代替现有技术中使用的气体闸流管和真空管等器件。
其次，电容（C）为振荡电容，应选择高频损耗小的电容，其容量在1～50μf之间。
再有，变压器（T）折合到原边的等值电感（L）的电感量在5μh到2.5mh之间。
由于采取了以上措施，就能有效地提高该电源输出电压的上升率，从而提高臭氧的生成效率。
下面，结合附图进一步说明：
图1为臭氧发生装置高频电源的原理图，其中E为直流电源，LO为限流电感，C为振荡电容，K为开关元件，T为升压变压器，GS为电晕放电室。
设计升压变压器T时，要求放电器的容性负载通过变压器的变比及变压器的漏电感，等值折合到变压器原边时呈感性负载，以保证当开关元件K合
闸时形成一次CLR欠阻尼振荡过程。该电路图如图2所示，图中R为等值电阻，L为等值电感。
图中的开关元件K为所说的固体功率器件，它可以由晶闸管（SCR）或可关断晶闸管（GTO）构成。
限流电感LO的电感量为1.0mh至1H，直流供给电源E的电压为100V至1000V之间。
由以上参数，通过RLC电路解微分方程，即可计算出输出电流和电压的波形，如图3所示，图中a为电流波形，波形b为电压波形。
通过选择适当的变压器变比，便可得到所要求的输出脉冲电压幅值，它与变压器原边等值的L (di)/(dt) 成正比，同时在设计电路参数时，尽量提高脉冲电压的上升率 (dv)/(dt) ，它与L (di2)/(dr2) 成正比，这时回路工作的 (di)/(dt) 值也应能被所选用的功率半导体器件（如晶闸管）所接受。此处必须强调指出的是，RLC放电回路的时间常数不是越小越好。因为时间常数太小会导致回路的 (di)/(dt) 过高，使开关元件的寿命缩短乃至损坏。我们所要求的是在开关元件正常允许的 (di)/(dt) 工作范围内，尽量提高 (di2)/(dt2) （即电流变化的加速率）的值，因为dv/dt值与L (di2)/(dt2) 成正比。
如果用功率晶体管（GTR）作为开关元件，则可尽量减少时间常数，利用晶体管的放大特性，由晶体管基极输入如图3所示的三角波窄脉冲，这样在电源输出端的电压波形就如图3中的b所示。虽然如此，电路时间常数的减少也是有限的，在放电回路中变压器两端必须保留一定的电感值（是感性而不是容性），因为要求有足够的L (di2)/(dt2) 值。
下面举用晶闸管（SCR）组成的电路的实例，来描述这种脉冲型臭氧发生装置的电源。图4就是该电路图。如图所示，开关元件SCR是阻断型晶闸管，额定电流50A，额定电压800V。升压变压器T的原边为20匝，付边为1000匝，使用E-36铁氧体铁芯。振荡电容C选用3μF，1000V耐压的电容器。L′为补偿电感，50μhCs为吸收电容，0.1μf。Rs为吸收电阻，100Ω。LO为限流电感，30mh，CO为滤波电容，470μf，e为交流电源，Z为整流桥。由于电路中有较大的滤波电容CO，故不存在突然合闸引起的冲击威胁。晶闸管门极G通以1KHz底宽为10μs的方波讯号，工作时晶闸管所承受的di/dt＝60A/μs，放电回路等值电感10μh，变压器输出端的电压上升率dv/dt＝80kv/μs。与国内工频工作的同类臭氧发生器的电源比较，单位臭氧产量的电耗率由原16-18KWH/kgO3下降到6～14KWH/kgO3，整机重量由335kg降为60kg。
如果使用可关断晶闸管（GTO）或巨型晶体管（GTR）直接代替上例中的晶闸管作为开关元件，可以得到同样的效果。在使用GTO时，输出电流电压的波形与SCR的波形相同（如图5所示）。
Claims (3)
1、一种脉冲型臭氧发生装置的高频电源，由升压变压器T、储能电容器C、限流电感L、开关元件K和电阻R构成，其中开关元件K采用固体功率器件，其特征在于采取了以下措施，来提高电源输出电压的上升率dv/dt；
(1)振荡电容C为高频损耗小的电容，其容量在1～50μf范围内；
(2)变压器T折合到原边的等值电感L的电感量5μh到2.5mh之间。
2、根据权利要求1所述的固体功率器件，其特征是指快速晶闸管（SCR）。
3、根据权利要求1所述的固体功率器件，其特征是指可关断晶闸管（GTO）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 87107561 CN1008805B (zh) | 1987-12-31 | 1987-12-31 | 臭氧发生装置的高频电源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 87107561 CN1008805B (zh) | 1987-12-31 | 1987-12-31 | 臭氧发生装置的高频电源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1033779A CN1033779A (zh) | 1989-07-12 |
| CN1008805B true CN1008805B (zh) | 1990-07-18 |
Family
ID=4816140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 87107561 Expired CN1008805B (zh) | 1987-12-31 | 1987-12-31 | 臭氧发生装置的高频电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1008805B (zh) |
-
1987
- 1987-12-31 CN CN 87107561 patent/CN1008805B/zh not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1033779A (zh) | 1989-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Alonso et al. | Analysis, design, and experimentation of a high-voltage power supply for ozone generation based on current-fed parallel-resonant push-pull inverter | |
| US7353771B2 (en) | Method and apparatus of providing power to ignite and sustain a plasma in a reactive gas generator | |
| DE19548003A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Impulsspannungsfolgen, insbesondere für den Betrieb von dielektrisch behinderten Entladungen | |
| EP0205911B1 (de) | Einrichtung zur Ozonerzeugung und Verfahren zu deren Betrieb | |
| CN100593898C (zh) | 原油电脱水大功率脉冲电源及其产生方法 | |
| US5135725A (en) | Ozone generator equipment and methods | |
| CN103457481A (zh) | 一种驱动dbd等离子体源组的分配式高频高压电源装置 | |
| CN201750345U (zh) | 臭氧发生器用调频电源及臭氧发生器 | |
| CN1008805B (zh) | 臭氧发生装置的高频电源 | |
| CN201360223Y (zh) | 一种臭氧发生器的中频电源 | |
| Kodama et al. | Optimization of persistent organic pollutants treatment in wastewater using by nanosecond pulsed non-thermal plasma | |
| US20240008162A1 (en) | Drive circuit for a dielectric barrier discharge device and method of controlling the discharge in a dielectric barrier discharge | |
| Casanueva et al. | Current source LCC resonant converter for an EDM power supply | |
| CN110995024B (zh) | 一种直流电弧等离子体电源及系统 | |
| RU2663231C1 (ru) | Устройство электрического питания газоразрядных систем | |
| RU2210180C2 (ru) | Способ формирования высоковольтных импульсов | |
| CN203445792U (zh) | 一种驱动dbd等离子体源组的分配式高频高压电源装置 | |
| Kołek et al. | Resonant, high voltage power supply for non-thermal plasma reactors | |
| CN2233789Y (zh) | 电收尘器高压脉冲叠加装置 | |
| KR100510178B1 (ko) | ２단의 비선형 캐패시터와 자력압축을 이용하는 나노초펄스전압 발생기 | |
| CN113422536B (zh) | 一种负极性电压型脉冲驱动电路拓扑、系统及设备 | |
| CN2162034Y (zh) | 脉宽调制型直流高压发生器 | |
| CN1955106A (zh) | 臭氧发生装置的电源 | |
| CN212367238U (zh) | 一种纳秒高压脉冲电源、臭氧发生器和静电除尘器 | |
| KR100510177B1 (ko) | 비선형 캐패시터와 자력압축을 이용하는 나노초 펄스전압발생기 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C13 | Decision | ||
| GR02 | Examined patent application | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C15 | Extension of patent right duration from 15 to 20 years for appl. with date before 31.12.1992 and still valid on 11.12.2001 (patent law change 1993) | ||
| OR01 | Other related matters | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |