CN105101503B - 一种终端倍压型多磁控管集中供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种终端倍压型多磁控管集中供电系统及方法，设置有主电源；通过高压传输线并联在主电源输出上的多个磁控管偏置模块；主电源输出大功率高压交流电，电压有效值约为所供电磁控管阴极直流负高压值的一半；所述高压传输线为火线和地线，火线与地线之间绝缘，且火线能够耐受主电源输出的交流电压，地线与大地等电位；磁控管偏置模块由倍压电路和灯丝电压产生电路构成，倍压电路负责将主电源输送的高压交流电进行倍压和整流，产生磁控管阴极直流负高压，灯丝电压产生电路由电感线圈与整流电路构成，负责产生磁控管灯丝电压。本发明解决了工业微波设备的电源问题，可靠性高，在多磁控管应用场合具有重要应用价值。

Description

一种终端倍压型多磁控管集中供电系统及方法

技术领域

本发明属于工业电源技术领域，尤其涉及一种终端倍压型多磁控管集中供电系统及方法。

背景技术

目前，磁控管是一种体积小、效率高、重量轻的高功率微波源，具有结构简单、使用方便、价格便宜的优点。随着微波技术的快速发展，磁控管的应用领域不断扩大，已广泛用于杀虫灭菌、废气处理、选矿、化工萃取、军事、航天航空、照明、材料生长等工业领域。在应用中，往往需要同时给多个磁控管供电。在传统的微波设备中，磁控管采用分布式供电，即一个磁控管配一个电源，每个电源独立提供该磁控管所需要的阴极负高压、样机电流与灯丝电压和灯丝电流。一台工业微波设备中通常会有几台到几十台电源。这样的分布式供电系统存在以下两个问题难以解决：(1)电源数目多、安装困难、散热结构复杂、维护困难；(2)电源安装于工业微波炉内部，工作环境温度高，粉尘和水汽影响严重，可靠性难以保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种终端倍压型多磁控管集中供电控制系统及方法，旨在解决目前工业微波设备中常用的多磁控管分布式供电系统存在的电源数目多、安装困难、散热结构复杂、维护困难；电源安装于工业微波炉内部，工作环境温度高，粉尘和水汽影响严重，可靠性难以保障的问题。

本发明是这样实现的，一种终端倍压型多磁控管集中供电控制系统，其特征在于，系统设置有产生相应功率交流高压输出的主电源；高压传输线；通过高压传输线并联在主电源输出上的磁控管偏置模块；

所述主电源设置有将输入220V或380V的市电升压到所供电磁控管阴极直流负高压的一半的大功率交流升压模块；

所述高压传输线分为火线和地线；

所述磁控管偏置模块上设置有倍压电路与灯丝电压产生电路。

进一步，所述主电源通过高压传输线将高压交流电输送到工业微波设备中的每个磁控管位置。

进一步，所述主电源产生的大功率高压交流电通过并联在高压传输线上的磁控管偏置模块进行分配。

进一步，所述磁控管偏置模块设置有倍压电路和灯丝电压产生电路，倍压电路负责将主电源输送的电压进行倍压和整流，产生磁控管阴极直流负高压，倍压电路输出的直流电压为0V～-50000V，功率为0W～20kW；灯丝电压产生电路由电感线圈与整流电路构成，负责产生磁控管直流灯丝电压，输出的直流电压为0V～10V，功率为0W-300W；

灯丝电压输出级与地线之间采用高耐压变压器进行隔离。

由于主电源输出功率较大，通过交流高压进行功率传输具有效率高、损耗小的优点。由于磁控管偏置模块中的倍压电路、灯丝电压产生电路的可靠性相对较高，且散热要求低，更能适应磁控管附近的工作环境，从而有效提高了系统的可靠性。

进一步，所述主电源输出为两路，一路为火线，另一路为地线，主电源输出的交流高压有效值范围为：0V～-25000V，功率为0W～500kW。

进一步，所述磁控管偏置电路输出的阴极负高压和灯丝电压的控制在主电源上集中进行，通过控制主电源输出的火线电压来实现。

进一步，所述主电源上设置有高压输出短路保护电路，当输出的交流负高压对地短路时，则紧急保护主电源。

进一步，所述磁控管偏置模块上设置有磁控管短路保护电路，当磁控管阳极电流大于额定值2～9倍时，即启动磁控管短路保护，切断阴极负高压输出与灯丝电压输出。

本发明提供的终端倍压型多磁控管集中供电控制系统及方法，由于本发明设置有主电源、高压传输线和磁控管偏置模块，主电源将输入的220V或380V的市电升压到有效值约为磁控管阴极负高压一般左右的交流高压电。系统的功率部分集中主电源中，然后通过高压传输线将主电源产生的大功率高压交流电输送到工业微波设备内部，最后在每个磁控管位置在进行处理，得到磁控管工作所需要的阴极直流负高压和灯丝电压。由于传输线与磁控管驱动模块结构简单，性能稳定，因此大大提高了系统的稳定性。该电源相对于传统工业微波设备中使用的分布式供电系统来说，系统结构大大简化，效率更高，控制更容易，安装更方便，可靠性大大提高，在多磁控管应用场合具有重要应用价值。

本发明的终端倍压型多磁控管集中供电系统将主要功率部分集中在独立于工业微波设备的主电源中，然后通过高压传输线将主电源产生的大功率高压交流电输送到工业微波设备内部，最后在每个磁控管位置在进行处理，得到磁控管工作所需要的阴极直流负高压和灯丝电压；为每一个磁控管提供了一个磁控管偏置模块，电路简单，性能稳定，大大提高了系统的稳定性，具有相对于传统工业微波设备中使用的分布式供电系统来说，系统结构大大简化，效率更高，控制更容易，安装更方便，可靠性大大提高。

本发明通过将系统主电源独立出来，通过高压传输线将主电源输出送至各磁控管偏置模块，最终经磁控管偏置模块处理后产生磁控管阴极直流负高压和灯丝电压，大大提高了系统可靠性、安装方便性和易维护性，也使得主电源的散热问题更容易解决。灯丝电压输出级与地线之间采用高耐压变压器进行隔离，通过交流高压进行功率传输具有效率高、损耗小的优点，由于磁控管偏置模块中的倍压电路、灯丝电压产生电路的可靠性相对较高，且散热要求低，更能适应磁控管附近的工作环境，从而有效提高了系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的终端倍压型多磁控管集中供电系统结构示意图。

图2是本发明实施例提供的主电源结构示意图。

图3是本发明实施例提供的磁控管偏置模块结构示意图。

图中：1、主电源；2、磁控管偏置模块；3、火线；4、地线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的结构以及应用原理作详细的说明：

如图1所示为系统结构图，其中主电源1输入为220或380V 50Hz交流市电。主电源中具有升压与控制模块，对输入的市电进行升压，输出大功率高压交流电，可以为2～500个相同参数的磁控管进行供电。该高压交流电的有效值为0V～-25000V。主电源产生的高压交流电通过高压传输线的火线3和地线4输送到每个磁控管位置。高压传输线的火线与地线之间进行了高压绝缘处理。多个磁控管偏置模块2并联在高压传输线上。磁控管控制模块具有倍压整流电路与灯丝电压产生电路，将输入的高压交流电进行倍压与整流后，形成负高压直流电，用于偏置磁控管的阴极。同时磁控管偏置模块中的灯丝电压产生电路由电感线圈和整流电路构成，从输入的高压交流电上取出相应幅度的交流电，再进行整流，形成低压直流电压，用于给磁控管的灯丝供电。倍压整流电路输出的直流电压为0V～-50000V，功率为0W～50kW。直流灯丝电压产生电路的输出为0V～10V直流电，功率为0～300W。灯丝电压产生电路的输出端与主电源1的输入和地之间采用高耐压变压器进行隔离。

如图2所示为主电源1的结构，其中主电源1包含升压电路、控制电路与保护电路。升压电路的核心为大功率工频变压器。该工频变压器的初级与输入的市电相连结，次级为高压交流输出，与高压传输线的火线3和地线4连结，输送到每个磁控管位置。控制电路与升压电路连接，主要具有开关控制、输出功率与电压调整的功能。保护电路主连接在主电源的输入级，当输入电流大于设定的最大值时，切断主电源输入，保护主电源不被烧坏。

其中升压电路将220V或380V 50Hz交流市电升压后进行输出。输出的交流高压范围为0V-25000V，输出电压幅度手控制电路控制。为了防止主电源因输出短路烧毁，主电源中还配置有短路保护电路。当主电源输出短路时，主动切断主电源供电，并报警提示。

如图3所示为本发明实施例的磁控管偏置模块2。该磁控管偏置模块包括倍压整流电路、灯丝电压产生电路和保护电路。倍压电路主要由高压大功率二极管与构成，与高压传输线的火线3和地线4连结，负责将主电源输出的高压交流电进行倍压与整流后，产生直流负高压电，用于偏置磁控管的阴极。倍压整流电路输出的直流电压为0V～-50000V，功率为500W～50kW。灯丝电压产生电路的输入与高压传输线的火线3和地线4连结，通过线圈从高压交流电上取出相应幅度的交流电，再进行整流，形成低压直流电压，用于给磁控管的灯丝供电。直流灯丝电压产生电路的输出为0V～10V直流电，功率为0～300W。灯丝电压产生电路的输出端与主电源1的输入和地之间采用高耐压变压器进行隔离。

本发明的终端倍压型多磁控管集中供电系统，主电源部分是系统的核心与关键；主电源可以独立放置，因此可以独立进行油冷或风冷散热，从而有效地保证了系统工作的稳定性。高压传输线和磁控管偏置模块的可靠性高、体积小、安装方便，从而提高了系统的易用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种终端倍压型多磁控管集中供电方法，其特征在于，利用终端倍压型多磁控管集中供电系统供电，所述终端倍压型多磁控管集中供电方法包括：

首先将输入的220V或380V的市电升压到所供电磁控管阴极直流负高压一半值；

然后通过高压传输线将主电源产生的大功率高压交流电输送到工业微波设备内部；

最后在每个磁控管位置再进行处理，得到磁控管工作所需要的阴极直流负高压和灯丝电压；

所述终端倍压型多磁控管集中供电系统设置有产生相应功率交流高压输出的主电源；高压传输线；通过高压传输线并联在主电源输出上的磁控管偏置模块；

所述高压传输线为两条，火线和地线，火线与地线之间绝缘；地线与大地电位相同；

所述磁控管偏置模块由倍压电路、灯丝电压产生电路和磁控管短路保护电路构成，其中：

倍压电路负责将主电源输送的电压进行倍压和整流，产生磁控管阴极直流负高压，倍压电路输出的直流电压为0V-50000V，功率为0W-20kW；

灯丝电压产生电路由电感线圈与整流电路构成，负责产生磁控管直流灯丝电压，输出的直流电压为0V-10V，功率为0W-300W；

灯丝电压输出级与地线之间采用高耐压变压器进行隔离；

磁控管短路保护电路，用于保护磁控管偏置模块，防止因磁控管阴极与阳极短路、灯丝断路的情况下，烧毁磁控管偏置模块，并进而威胁到主电源的安全；当磁控管阳极电流大于额定值9倍时，即启动磁控管短路保护，切断阴极负高压输出与灯丝电压输出；

所述磁控管偏置模块输出的阴极直流负高压和灯丝电压的控制在主电源上集中进行；

所述主电源上设置有大功率交流升压模块、控制电路与保护电路；所述主电源输出为两路，包括交流高压和地，交流高压输出的有效值为所供电磁控管阴极直流负高压值的一半；主电源输出的交流高压有效值范围为0V～-25000V，功率为0W～500kW；

大功率交流升压模块，用于将220V或380V 50Hz交流市电升压到所供电磁控管阴极直流负高压值的一半进行输出；

控制电路，用于控制输出电压幅度；

保护电路，用于防止主电源因输出短路烧毁。