CN104601005A - 一种谐振偏频臭氧发生器电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种谐振偏频臭氧发生器电源，包括依次连接的交流电源、整流滤波电路、IGBT全桥逆变电路、调频升压电路和谐振回路。本发明所提供的谐振偏频臭氧发生器电源，采用IGBT全桥逆变电路构成可调大功率频率激励源，与谐振回路分别产生2个工作频率：激励源频率和谐振频率，电路中实际的频率为两个频率的叠加，叠加后的频率和波形产生偏频谐振，可以实现较大频率变化范围和较大范围电压调节。

Description

一种谐振偏频臭氧发生器电源
技术领域
本发明涉及臭氧发生器，特别涉及一种谐振偏频臭氧发生器电源。
背景技术
国际上臭氧发生器按发生器的高压电频率划分，有工频(50-60Hz)、中频(400-1000Hz)和高频(＞1000Hz)三种。
作为工业领域应用的大型臭氧发生器，其高压逆变电源的单台功率至少在20KW以上，工作频率在1KHz以上，视为千克级大型高频臭氧发生器逆变电源的设计研究起点。以往工业型中频（400-800Hz）臭氧发生器逆变电路，开关功率元件主要采用可控硅（SCR），由于其不能用驱动信号主动关断，增加了逆变主电路及其保护电路的设计难度，很容易出现误触发造成的短路现象，影响其运行稳定性。现代电力电子器件的迅速发展，促进了大功率逆变技术的进步，其中绝缘栅双极性晶体管（简称IGBT）成为复合器件中最为突出、应用最为广泛的器件。IGBT具有开关速度快，工作损耗小，元件容量大，易驱动等特点，用于大型臭氧发生器的逆变电源集双极性大功率晶体管和功率场效应管MOFET优点于一身。提高了逆变电路的可控性和稳定性，是设计臭氧发生器逆变电源的首选。
目前国内臭氧发生器逆变电源主电路，凡采用IGBT器件工作的电路，都是组合成全桥结构形式，由PWM脉冲调宽电路再加上（锁相）反馈电路构成。大部分的反馈取样点（内容）是以电路中的电流变化值为参考点。工作过程都是依据输出电流或电压进行信号反馈，来形成闭环频率跟踪，电路呈谐振形式，负载端的电压呈正弦波形状。放电管上的电压波型如何并不是关注的重点内容。现在市场上也有部分谐振型的电路，但电路设计的目的却是维持电路的谐振，防止电路失谐，把负载端的相位反馈到控制端完成频率跟踪，让电路总是处于谐振中。还没有人将电路工作模式设计成频率可调、电压可调的电路形式。
发明内容
本发明目的是：提供一种谐振偏频臭氧发生器电源。
本发明的技术方案是：
一种谐振偏频臭氧发生器电源，包括依次连接的交流电源、整流滤波电路、IGBT全桥逆变电路、调频升压电路和谐振回路。
所述交流电源为三相交流电源。
所述整流滤波电路包括依次连接的全桥硅整流电路和高功率因数滤波电路。
所述IGBT全桥逆变电路包括Q1～Q4四个IGBT，其中Q1和Q4为一组，Q2和Q3为另一组，两组IGBT导通电流方向相反，且分别由两组反相的驱动脉冲控制通断。
所述IGBT全桥逆变电路输出连接调频升压电路，所述调频升压电路包括变压器TM。
所述谐振回路包括串联的电感LF2和电容FDG，变压器TM输出端连接谐振回路。
所述调频升压电路连接有相位检测电路，相位检测电路输出连接脉冲驱动电路，所述脉冲驱动电路产生驱动脉冲控制两组IGBT的通断。
所述高功率因数滤波电路和谐振回路上分别串联有熔断器FU1和FU2。
本发明的优点是：
本发明所提供的谐振偏频臭氧发生器电源，采用IGBT全桥逆变电路构成可调大功率频率激励源，与谐振回路分别产生2个工作频率：激励源频率和谐振频率，电路中实际的频率为两个频率的叠加，叠加后的频率和波形产生偏频谐振，可以实现较大频率变化范围和较大范围电压调节。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的谐振偏频臭氧发生器电源的工作原理框图；
图2为本发明所述的谐振偏频臭氧发生器电源的电路原理图；
图3为图2的等效电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明新所揭示的谐振偏频臭氧发生器电源，包括依次连接的AC380V三相交流电源、全桥硅整流电路、高功率因数滤波电路、IGBT全桥逆变电路、调频升压电路和谐振回路，所述调频升压电路连接有相位检测电路，相位检测电路输出连接脉冲驱动电路，所述脉冲驱动电路产生驱动脉冲控制IGBT全桥逆变电路。
具体的，如图2所示，三相380V/50Hz交流电经过三相整流桥BR整流，再经过电感LF1、电阻R1和电容C1、C2组成的高功率因数滤波电路进行滤波后，为IGBT全桥逆变电路提供稳定的直流电。IGBT全桥逆变电路包括Q1～Q4四个IGBT，其中Q1和Q4为一组，Q2和Q3为另一组，两组IGBT导通电流方向相反，且分别由两组反相的驱动脉冲控制通断，同组IGBT同时导通和截止。所述IGBT全桥逆变电路输出连接调频升压电路的变压器TM，驱动脉冲以频率F交替切换Q1\Q4和Q2/Q3导通和截止，变压器TM初级线圈就得到频率为F的交变电压，经变压器TM输出升压后，送入LF2与FDG组成的谐振回路中，形成正弦波电压。所述高功率因数滤波电路和谐振回路上分别串联有熔断器FU1和FU2，进行电路保护。
图2所述电路可简化为如图3所示的等效电路，IGBT全桥逆变电路构成可调大功率频率激励源TF，在图3所示，可调大功率频率激励源TF与谐振回路分别产生2个工作频率：激励源频率和谐振频率，电路中实际的频率为两个频率的叠加，叠加后的频率和波形产生偏频谐振，可以实现较大频率变化范围和较大范围电压调节。
本发明的电路中的电感LF2可以采用分散结构，分别用众多小电感与每个放电管形成谐振回路，代替一个总的电感来完成该功能。而无论电感LF2是铁氧体材料结构还是空芯结构，都不影响该电路功能的实现。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种谐振偏频臭氧发生器电源，其特征在于：包括依次连接的交流电源、整流滤波电路、IGBT全桥逆变电路、调频升压电路和谐振回路。
2.根据权利要求1所述的谐振偏频臭氧发生器电源，其特征在于：所述交流电源为三相交流电源。
3.根据权利要求2所述的谐振偏频臭氧发生器电源，其特征在于：所述整流滤波电路包括依次连接的全桥硅整流电路和高功率因数滤波电路。
4.根据权利要求1所述的谐振偏频臭氧发生器电源，其特征在于：所述IGBT全桥逆变电路包括Q1～Q4四个IGBT，其中Q1和Q4为一组，Q2和Q3为另一组，两组IGBT导通电流方向相反，且分别由两组反相的驱动脉冲控制通断。
5.根据权利要求4所述的谐振偏频臭氧发生器电源，其特征在于：所述IGBT全桥逆变电路输出连接调频升压电路，所述调频升压电路包括变压器TM。
6.根据权利要求5所述的谐振偏频臭氧发生器电源，其特征在于：所述谐振回路包括串联的电感LF2和电容FDG，变压器TM输出端连接谐振回路。
7.根据权利要求6所述的谐振偏频臭氧发生器电源，其特征在于：所述调频升压电路连接有相位检测电路，相位检测电路输出连接脉冲驱动电路，所述脉冲驱动电路产生驱动脉冲控制两组IGBT的通断。
8.根据权利要求6所述的谐振偏频臭氧发生器电源，其特征在于：所述高功率因数滤波电路和谐振回路上分别串联有熔断器FU1和FU2。
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