CN108459541A - 一种dbd高频高压电源系统 - Google Patents

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朱振利
程卓
曾旭明
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Abstract

本发明公开了一种DBD高频高压电源系统，包括主电路和控制电路，主电路包括可控硅、AC/DC转换模块、IGBT逆变器、升压变压器；控制电路包括辅助电源、主控芯片、驱动电路、隔离式可调电位器、采样反馈电路；辅助电源、隔离式可调电位器、采样反馈电路均与主控芯片连接；输入到主电路中的交流电压依次经过可控硅、AC/DC转换模块、IGBT逆变器和升压变压器后输出高压交流电压；采样反馈电路对高压交流电压进行采样后将其电压信号和频率信号反馈给主控芯片，由主控芯片控制对其进行调压或调频；辅助电源为主电路和控制电路进行供电。本发明实现了交流电压的频率和电压独立可调功能，调频的同时能稳压。

Description

一种DBD高频高压电源系统
技术领域
本发明涉及电源设备技术领域，尤其涉及一种DBD高频高压电源系统。
背景技术
介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)指的是将绝缘介质插入放电空间中，通过施加足够的交流电压而产生等离子体的一种非平衡态气体放电。在DBD放电区域内，会产生大量的活性物质，例如高能电子、自由基、离子和激发态分子等，使其在环境除臭、工业三废净化、材料表面处理与改性、臭氧产生等应用方面，可能实现更高的效率。另外，在大气压下产生等离子体，省去了真空腔体装置，降低了设备的成本，在工业领域有广阔的应用前景。
在现有的DBD电源系统中，当频率变化时，电压会相应变化，调频的同时却无法实现稳压，往往达不到客户的需求。因此，急需一种能调频的同时进行稳压的DBD电源系统。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种DBD高频高压电源系统，在DBD电源系统中增加了一种控制电路，可实现交流输出电压的频率和电压独立可调功能，弥补了调频的同时无法实现对应调压的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种DBD高频高压电源系统，所述DBD高频高压电源系统包括主电路和控制电路，所述主电路包括可控硅、AC/DC转换模块、IGBT逆变器、升压变压器；所述控制电路包括辅助电源、主控芯片、驱动电路、隔离式可调电位器、采样反馈电路，所述辅助电源、隔离式可调电位器、采样反馈电路均与所述主控芯片连接；输入到所述主电路中的交流电压依次经过所述可控硅、AC/DC转换模块、IGBT逆变器和升压变压器后输出高压交流电压；所述采样反馈电路对所述高压交流电压进行采样后将其电压信号和频率信号反馈给所述主控芯片，由所述主控芯片计算所述电压信号和频率信号对应的电压值和频率值；由所述主控芯片控制所述隔离式可调电位器、所述驱动电路、所述IGBT逆变器对所述高压交流电压的频率值进行调频，再由所述主控芯片控制所述可控硅对调频后对应发生改变的电压值进行调压；所述辅助电源为所述主电路和所述控制电路进行供电。
进一步地，所述可控硅用于可控整流，所述AC/DC转换模块用于将交流电压变为直流电压，所述IGBT逆变器用于将直流电压变为交流电压，所述升压变压器用于升高电压。
进一步地，所述主控芯片为STM32主控芯片。
进一步地，所述主控芯片、所述隔离式可调电位器与所述驱动电路依次连接。
进一步地，所述采样反馈电路包含电压互感器、差分放大器和比较器，所述电压互感器用来将高电压分成低电压，获取所述低电压的电压信号，所述差分放大器和所述比较器用来对正弦波信号进行处理整合，并采集所述频率信号。
进一步地，所述控制电路还包括显示模块和外部接口电路，所述显示模块和外部接口电路均与所述主控芯片连接，所述显示模块包括显示器和显示电路，所述主控芯片通过所述显示电路将所述电压值和频率值显示在所述显示器上；所述外部接口电路用于与外界设备之间起连接作用，与外界进行信息交互，可通过所述外部接口电路向所述主控芯片发送外界指令。
进一步地，所述辅助电源为所述主控芯片、驱动电路、显示模块、外部接口电路、IGBT逆变器供电。
进一步地，首先向所述主电路中输入交流电压，输入的交流电压完整地通过所述可控硅后，进入到所述AC/DC转换模块转换为直流电压，再经过所述IGBT逆变器滤波整合输出交流电压，经过所述升压变压器进行升压，输出的交流电压为所述高压交流电压。
进一步地，所述采样反馈电路对所述高压交流电压采样后得到正弦波的电压信号和频率信号，然后将所述电压信号和频率信号反馈给所述主控芯片，经过计算得到所述电压信号和频率信号对应的电压值和频率值，再将所述电压值和频率值与所述主控芯片的电压和频率的预设值进行比较，由所述主控芯片判断进行调压还是调频。
进一步地，若所述主控芯片判断需要调压，则其发送调压信号给所述可控硅使之调到指定的电压值；若所述主控芯片判断需要调频，则其发送调频信号到所述隔离式可调电位器并作用于所述驱动电路，所述驱动电路作用于所述IGBT逆变器，将频率的数值变为指定的频率值，此时对应的电压的数值也会改变，从所述IGBT逆变器发出的交流电压为新的频率和电压，再经过所述升压变压器进行升压后，对应的新的频率信号和电压信号被所述采样反馈电路采样，再传送给所述主控芯片，由所述主控芯片作用于所述可控硅再次调到指定的电压值。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)本发明在DBD电源系统中增加了一种控制电路，可实现交流电压的频率和电压独立可调功能；(2)本发明提供了一种动态自稳压系统，实现调频的同时能稳压。
附图说明
图1是本发明的DBD高频高压电源系统的组成框架图；
图2是本发明的采样反馈电路的组成框架图；
图3是本发明的显示电路的组成框架图。
图中，10-主电路，11-可控硅，12-AC/DC转换模块，13-IGBT逆变器，14-升压变压器，20-控制电路，21-辅助电源，22-主控芯片，23-驱动电路，24-隔离式可调电位器，25-采样反馈电路，251-电压互感器，252-差分放大器，253-比较器，26-显示模块，261-显示器，262-显示电路，27-外部接口电路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
如图1所示，本发明的DBD高频高压电源系统的组成框架图，所述DBD高频高压电源系统可实现交流电压的频率和电压独立可调功能。所述DBD高频高压电源系统包括主电路10和控制电路20，所述主电路10包括可控硅11、AC/DC(Alternating current/DC-Directcurrent)转换模块12、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变器13、升压变压器14；所述可控硅11用于可控整流，所述AC/DC转换模块12用于将交流电压变为直流电压，所述IGBT逆变器13用于将直流电压变为交流电压，所述升压变压器14用于升高电压。
所述控制电路20包括辅助电源21、主控芯片22、驱动电路23、隔离式可调电位器24、采样反馈电路25、显示模块26和外部接口电路27，所述辅助电源21、隔离式可调电位器24、采样反馈电路25、显示模块26、外部接口电路27均分别与所述主控芯片22连接。所述辅助电源21为所述主电路10和所述控制电路20进行供电，例如为所述主控芯片22、驱动电路23、显示模块26、外部接口电路27、IGBT逆变器13等供电。优选的，所述主控芯片22为STM32主控芯片。所述主控芯片22与所述驱动电路23不可直接相连，否则会烧毁芯片，因此在所述主控芯片22与所述驱动电路23之间连接所述隔离式可调电位器24，所述隔离式可调电位器24的作用类似于一个分压器，也即所述主控芯片22、隔离式可调电位器24与驱动电路23依次连接。
如图2所示，所述采样反馈电路25包含电压互感器251、差分放大器252和比较器253，所述电压互感器251用来将高电压分成低电压，获取所述低电压的电压信号，所述差分放大器252和所述比较器253用来对正弦波信号进行处理整合，并获取频率信号。
如图3所示，所述显示模块26包括显示器261和显示电路262，所述主控芯片22通过所述显示电路262将电压、频率等相关数据显示在所述显示器261上，方便监控人员监控工作状态。所述外部接口电路27是可以与外围设备(例如手机端、电脑端等)之间起连接作用的电路，是用于与外界进行信息交互的中转站，可通过所述外部接口电路27向所述主控芯片22发送外界的指令，例如可以通过所述外部接口电路27将预设的频率信息命令发送给所述主控芯片22。
所述DBD高频高压电源系统工作时，交流电压首先输入所述主电路10中，依次经过所述可控硅11、所述AC/DC转换模块12、所述IGBT逆变器13和所述升压变压器14后，输出的高压交流电压然后输入到所述控制电路20中进行调压或调频，所述采样反馈电路25对所述高压交流电压进行采样后反馈给所述主控芯片22，由所述主控芯片22首先判断输入的所述高压交流电压需要调压还是调频；然后由所述主控芯片22控制所述可控硅11对所述高压交流电压进行调压，或者由所述主控芯片22控制所述隔离式可调电位器24、所述驱动电路23、所述IGBT逆变器13对所述高压交流电压进行调频。
所述DBD高频高压电源系统的工作原理具体为：首先向所述主电路10中输入交流电压，例如220V/50HZ的市电，输入的交流电压完整地通过所述可控硅11后，进入到所述AC/DC转换模块12转换为直流电压，再经过所述IGBT逆变器13滤波整合输出交流电压，经过所述升压变压器14进行升压，输出的所述高压交流电压为高电压，例如电压为1kv～15kv。从所述升压变压器13输出的所述高压交流电压，经过所述采样反馈电路25，采样后得到正弦波的电压信号和频率信号，然后将所述电压信号和频率信号反馈给所述主控芯片22，经过计算得到所述电压信号和频率信号对应的电压值和频率值，再将所述电压值和频率值与所述主控芯片22的电压和频率的预设值进行比较，由所述主控芯片22判断进行调压还是调频。若所述主控芯片22判断需要调压，则其发送调压信号给所述可控硅11使之调到指定的电压值；若所述主控芯片22判断需要调频，则其发送调频信号到所述隔离式可调电位器24并作用于所述驱动电路23，所述驱动电路23作用于所述IGBT逆变器13，将所述频率值变为指定的频率值，此时变为指定的频率值后对应的电压的数值也会随之改变，从所述IGBT逆变器13发出的交流电压为指定的频率和新的电压，为了保证调频的同时也能稳压，指定的频率和新的电压再经过所述升压变压器14进行升压后，被所述采样反馈电路25采样，再传送给所述主控芯片22，由所述主控芯片22对其进行调压，所述主控芯片22控制所述可控硅11将其再次调到指定的电压值，至此达到了调频同时稳压的效果，此时所述采样反馈电路25、所述主控芯片22以及所述可控硅11组成了一个动态自稳压系统，实现了调频的同时能自动稳压，所述DBD高频高压电源系统的电压、频率就实现了独立可调功能。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)本发明在DBD电源系统中增加了一种控制电路，可实现交流电压的频率和电压独立可调功能；(2)本发明提供了一种动态自稳压系统，实现调频的同时也能稳压。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种DBD高频高压电源系统，其特征在于：所述DBD高频高压电源系统包括主电路和控制电路，所述主电路包括可控硅、AC/DC转换模块、IGBT逆变器、升压变压器；所述控制电路包括辅助电源、主控芯片、驱动电路、隔离式可调电位器、采样反馈电路，所述辅助电源、隔离式可调电位器、采样反馈电路均与所述主控芯片连接；输入到所述主电路中的交流电压依次经过所述可控硅、AC/DC转换模块、IGBT逆变器和升压变压器后输出高压交流电压；所述采样反馈电路对所述高压交流电压进行采样后将其电压信号和频率信号反馈给所述主控芯片，由所述主控芯片计算所述电压信号和频率信号对应的电压值和频率值；由所述主控芯片控制所述隔离式可调电位器、所述驱动电路、所述IGBT逆变器对所述高压交流电压的频率值进行调频，再由所述主控芯片控制所述可控硅对调频后对应发生改变的电压值进行调压；所述辅助电源为所述主电路和所述控制电路进行供电。
2.根据权利要求1所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：所述可控硅用于可控整流，所述AC/DC转换模块用于将交流电压变为直流电压，所述IGBT逆变器用于将直流电压变为交流电压，所述升压变压器用于升高电压。
3.根据权利要求1所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：所述主控芯片为STM32主控芯片。
4.根据权利要求1所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：所述主控芯片、所述隔离式可调电位器与所述驱动电路依次连接。
5.根据权利要求1所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：所述采样反馈电路包含电压互感器、差分放大器和比较器，所述电压互感器用来将高电压分成低电压，获取所述低电压的电压信号，所述差分放大器和所述比较器用来对正弦波信号进行处理整合，并获取所述频率信号。
6.根据权利要求1所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：所述控制电路还包括显示模块和外部接口电路，所述显示模块和外部接口电路均与所述主控芯片连接，所述显示模块包括显示器和显示电路，所述主控芯片通过所述显示电路将所述电压值和频率值显示在所述显示器上；所述外部接口电路用于与外界设备之间起连接作用，与外界进行信息交互，可通过所述外部接口电路向所述主控芯片发送外界指令。
7.根据权利要求6所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：所述辅助电源为所述主控芯片、驱动电路、显示模块、外部接口电路、IGBT逆变器供电。
8.根据权利要求1所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：首先向所述主电路中输入交流电压，输入的交流电压完整地通过所述可控硅后，进入到所述AC/DC转换模块转换为直流电压，再经过所述IGBT逆变器滤波整合输出交流电压，经过所述升压变压器进行升压，输出的交流电压为所述高压交流电压。
9.根据权利要求8所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：所述采样反馈电路对所述高压交流电压采样后得到正弦波的电压信号和频率信号，然后将所述电压信号和频率信号反馈给所述主控芯片，经过计算得到所述电压信号和频率信号对应的电压值和频率值，再将所述电压值和频率值与所述主控芯片的电压和频率的预设值进行比较，由所述主控芯片判断进行调压还是调频。
10.根据权利要求9所述的DBD高频高压电源系统，其特征在于：若所述主控芯片判断需要调压，则其发送调压信号给所述可控硅使之调到指定的电压值；若所述主控芯片判断需要调频，则其发送调频信号到所述隔离式可调电位器并作用于所述驱动电路，所述驱动电路作用于所述IGBT逆变器，将频率的数值变为指定的频率值，此时对应的电压的数值也会改变，从所述IGBT逆变器发出的交流电压为新的频率和电压，再经过所述升压变压器进行升压后，对应的新的频率信号和电压信号被所述采样反馈电路采样，再传送给所述主控芯片，由所述主控芯片作用于所述可控硅再次调到指定的电压值。
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