CN106685378B - 一种分子裂解脉冲驱动器 - Google Patents

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    • H03K3/01Details
    • H03K3/012Modifications of generator to improve response time or to decrease power consumption

Abstract

本发明公开了一种分子裂解脉冲驱动器,包括电气隔离电路、整流调压电路、脉冲裂解核心电路和裂解反应器,所述脉冲裂解核心电路包括外接电源Ui和N个裂解单元,每个裂解单元在充电时由两个储能电容串联充电,放电时由两个储能电容并联放电,可根据实际能量需求大小来确定所需要裂解单元个数。本发明分子裂解脉冲驱动器实现了裂解单元的模块化,降低了储能电容能量负担,优化了能量输出形式,提升了能量利用效率,减小了裂解装置体积,增加了分子裂解驱动器使用寿命。控制方案简单,易于实现,可靠性高,成本低廉。

Description

一种分子裂解脉冲驱动器

技术领域

本发明涉及环保处理领域,特别是一种分子裂解脉冲驱动器。

背景技术

随着环保行业的发展,分子裂解得到了广泛的研究和应用,但是在需要脉冲裂解的工业场合中,分子裂解装置仍然是固定能量级别输出。固定能量输出虽然设计工艺简单,但随着反应器负载类型不一样,较难实现较高的能量转换效率,导致大部分能量浪费在裂解装置本身,进一步导致裂解装置易损坏,寿命不长。在需要长时间工作的工业应用场合上,这将会大大增加人力维修成本和器件成本。模块化裂解单元可以根据实际需要进行随意配置串联单元个数,拔插简单,维修成本低,可适配任何类型负载,且单个单元采用了串充并放的电容结构,使每个电容能量负担降低,大大增加了裂解装置的使用寿命。分子裂解脉冲驱动器为模块化能量输出提供了一种途径,具有很高的实用意义以及广阔的发展背景。但是其存在以下缺点:为了降低电容的能量负担,额外引进了三个功率二极管,一定程度上增加了元器件成本;裂解单元电磁干扰较强,需要额外的防电磁干扰外壳来将裂解装置与环境隔离。

发明内容

针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种能有效降低储能电容能量负担且根据实际需要任意调整裂解单元个数的分子裂解脉冲驱动器。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种分子裂解脉冲驱动器,包括电气隔离电路、整流调压电路、脉冲裂解核心电路和裂解反应器,市电输入至电气隔离电路,所述电气隔离电路与整流调压电路相连接,所述整流调压电路与脉冲裂解核心电路相连接,所述脉冲裂解核心电路与裂解反应器负载相连接,所述整流调压电路上连接有电量检测电路,所述电量检测电路与数字信号处理器或ARM处理器或微控制器相连接,所述数字信号处理器或ARM处理器或微控制器通过触动电路连接在脉冲裂解核心电路上,所述裂解反应器负载上设有物理量检测电路,所述物理量检测电路与数字信号处理器或ARM处理器或微控制器相连接。

进一步的,所述数字信号处理器或ARM处理器或微控制器用于保持输出匹配所需能量。

进一步的,所述脉冲裂解核心电路包括外接电源Ui和N个裂解单元,N≥1,当N=1时,第一裂解单元包括第一功率二极管D11、第二功率二极管D12、第三功率二极管D13、第四功率二极管D14、第五功率二极管D15;第一储能电容C11、第二储能电容C12;功率三极开关管Q1;充电电感L1,所述第一功率二极管D11阳极与输入电源Ui连接,所述第一功率二极管D11阴极与第二功率二极管D12阴极连接、并连接至第二储能电容C12一端和功率三极开关管Q1漏极、作为第一裂解单元的一个输出端;所述第二功率二极管D12阳极与第一储能电容C11一端连接、并连接至充电电感L1一端;所述第一储能电容C11另一端与第四功率二极管D14阳极连接、并连接至第五功率二极管D15阳极;所述充电电感L1另一端与第三功率二极管D13阴极连接;所述第三功率二极管D13阳极与第四功率二极管D14阴极连接、并连接至第二储能电容C12另一端;所述功率三极开关管Q1源极与第五功率二极管D15阴极连接、作为第一裂解单元的另一个输出端,所述N个裂解单元之间输入输出端首尾相接进行串联,即第N裂解单元的输入端与第N-1裂解单元的输出端相连接。

相比于现有技术,本发明的优点在于:

(1)转换效率高,节约能源;

(2)储能电容能量负担很低,提高了驱动器使用寿命,降低了维护成本;

(3)能任意调整裂解单元个数,减少了定制所耗费的人力物力成本;

(4)控制方案简单,易于实现,具有较高的可靠性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的分子裂解脉冲驱动器电路结构示意图。

图3是本发明的分子裂解脉冲驱动器电路单个裂解单元示意图。

图4是本发明的分子裂解脉冲驱动器电路单个裂解单元各开关模态示意图。

以第N个裂解单元为例,其中:

DN1~DN5——第一~第五功率二极管;QN——功率三极开关管;CN1~CN2——第一~第二储能电容;LN——充电电感;Ui——外接电源;Uo——驱动器输出电压。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例,对本发明作详细描述。

如图1所示,一种分子裂解脉冲驱动器,包括电气隔离电路、整流调压电路、脉冲裂解核心电路和裂解反应器,市电输入至电气隔离电路,所述电气隔离电路与整流调压电路相连接,所述整流调压电路与脉冲裂解核心电路相连接,所述脉冲裂解核心电路与裂解反应器负载相连接,所述整流调压电路上连接有电量检测电路,所述电量检测电路与数字信号处理器或ARM处理器或微控制器相连接,所述数字信号处理器或ARM处理器或微控制器通过触动电路连接在脉冲裂解核心电路上,所述裂解反应器负载上设有物理量检测电路,所述物理量检测电路与数字信号处理器或ARM处理器或微控制器相连接。所述数字信号处理器或ARM处理器或微控制器用于保持输出匹配所需能量。

如图2所示,所述脉冲裂解核心电路包括外接电源Ui和N个裂解单元,N≥1,当N=1时,第一裂解单元包括第一功率二极管D11、第二功率二极管D12、第三功率二极管D13、第四功率二极管D14、第五功率二极管D15;第一储能电容C11、第二储能电容C12;功率三极开关管Q1;充电电感L1,所述第一功率二极管D11阳极与输入电源Ui连接,所述第一功率二极管D11阴极与第二功率二极管D12阴极连接、并连接至第二储能电容C12一端和功率三极开关管Q1漏极、作为第一裂解单元的一个输出端;所述第二功率二极管D12阳极与第一储能电容C11一端连接、并连接至充电电感L1一端;所述第一储能电容C11另一端与第四功率二极管D14阳极连接、并连接至第五功率二极管D15阳极;所述充电电感L1另一端与第三功率二极管D13阴极连接;所述第三功率二极管D13阳极与第四功率二极管D14阴极连接、并连接至第二储能电容C12另一端;所述功率三极开关管Q1源极与第五功率二极管D15阴极连接、作为该第一解单元的另一个输出端,所述N个裂解单元之间输入输出端首尾相接进行串联,即第N裂解单元的输入端与第N-1裂解单元的输出端相连接。一直串联下去,直到输出能量达到所需求的级别为止。

本发明的工作原理是:充电时,功率三极开关管Q1截止,电能经由第二储能电容C12、第三功率二极管D13、充电电感L1、第一储能电容C11、第五功率二极管D15充电,第一储能电容C11、第二储能电容C12充电至输入电压的一半;放电时,功率三极开关管Q1导通,第一储能电容C11经由第二功率二极管D12放电,第二储能电容C12经由第四功率二极管D14放电;如此每个裂解单元同步循环充放电,以达到实现分子裂解所需要的能量级别。

以图2为总电路示意结构,图3为单个第N裂解单元示意图,结合图4来叙述本发明的具体工作原理和工作模态。

1.储能电容充电,此时电流包括一个工作模态:

工作模态I:如图4(a)所示,功率三极开关管QN截止,电能经由第二储能电容CN2、第三功率二极管DN3、充电电感LN、第一储能电容CN1、第五功率二极管DN5充电,第一储能电容CN1、第二储能电容CN2充电至输入电压的一半;

2.储能电容放电,此时电路包括一个工作模态:

工作模态II:如图4(b)所示,功率三极开关管QN导通,第一储能电容CN1经由第二功率二极管DN2放电,第二储能电容CN2经由第四功率二极管DN4放电,给负载供电;

每个裂解单元的输入输出端首尾相接,即第二裂解单元的输入端接第一裂解单元的输出端;第三裂解单元的输入端接第二裂解单元的输出端;第N裂解单元的输入端接第N-1裂解单元的输出端。每个裂解单元的功率三极开关管充放电信号同步触发。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进和发展,这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种分子裂解脉冲驱动器,包括电气隔离电路、整流调压电路、脉冲裂解核心电路和裂解反应器,其特征在于市电输入至电气隔离电路,所述电气隔离电路与整流调压电路相连接,所述整流调压电路与脉冲裂解核心电路相连接,所述脉冲裂解核心电路与裂解反应器负载相连接,所述整流调压电路上连接有电量检测电路,所述电量检测电路与数字信号处理器或ARM处理器或微控制器相连接,所述数字信号处理器或ARM处理器或微控制器通过触动电路连接在脉冲裂解核心电路上,所述裂解反应器负载上设有物理量检测电路,所述物理量检测电路与数字信号处理器或ARM处理器或微控制器相连接,所述脉冲裂解核心电路包括外接电源U i 和N个裂解单元,N≥1,当N=1时,第一裂解单元包括第一功率二极管D 11 、第二功率二极管D 12 、第三功率二极管D 13 、第四功率二极管D 14 、第五功率二极管D 15 ;第一储能电容C 11 、第二储能电容C 12 ;功率三极开关管Q 1 ;充电电感L 1 ,所述第一功率二极管D 11 阳极与输入电源U i 连接,所述第一功率二极管D 11 阴极与第二功率二极管D 12 阴极连接、并连接至第二储能电容C 12 一端和功率三极开关管Q 1 漏极、作为第一裂解单元的一个输出端;所述第二功率二极管D 12 阳极与第一储能电容C 11 一端连接、并连接至充电电感L 1 一端;所述第一储能电容C 11 另一端与第四功率二极管D 14 阳极连接、并连接至第五功率二极管D 15 阳极;所述充电电感L 1 另一端与第三功率二极管D 13 阴极连接;所述第三功率二极管D 13 阳极与第四功率二极管D 14 阴极连接、并连接至第二储能电容C 12 另一端;所述功率三极开关管Q 1 源极与第五功率二极管D 15 阴极连接、作为第一裂解单元的另一个输出端,所述N个裂解单元之间输入输出端首尾相接进行串联,即第N裂解单元的输入端与第N-1裂解单元的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种分子裂解脉冲驱动器,其特征在于所述数字信号处理器或ARM处理器或微控制器用于保持输出匹配所需能量。
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