CN110311575A - 电源控制方法及装置、电源设备及等离子体发生设备 - Google Patents

电源控制方法及装置、电源设备及等离子体发生设备 Download PDF

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CN110311575A CN201910662990.8A CN201910662990A CN110311575A CN 110311575 A CN110311575 A CN 110311575A CN 201910662990 A CN201910662990 A CN 201910662990A CN 110311575 A CN110311575 A CN 110311575A
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Abstract

本发明公开了一种电源控制方法及装置、电源设备以及等离子体发生设备，电源控制方法，应用于包括整流电路、IGBT逆变电路和变压器的等离子电源，整流电路的输入端连接供电电源，输出端连接IGBT逆变电路的输入端；IGBT逆变电路的输出端连接变压器的初级线圈，变压器的次级线圈连接等离子体发生器；该方法包括：获取对目标气体的期望产量；根据期望产量，利用SPWM调制技术控制IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至等离子体发生器，本发明提供的电源控制方法无需进行现场调试，节约成本。

Description

电源控制方法及装置、电源设备及等离子体发生设备
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电源控制方法及装置、一种电源设备以及一种等离子体发生设备。
背景技术
臭氧因其具有极强的氧化能力和杀菌能力而在水处理、化学氧化、食品加工和医疗卫生等许多领域具有广泛的应用。臭氧发生器是用于制备臭氧的装置，按臭氧产生的方式划分，臭氧发生器主要有三种：一是高压放电式，二是紫外线照射式，三是电解式。工业上制备臭氧最为可行和有效的方法为介质阻挡放电法(dielectric barrier discharge，DBD)，采用高压放电电离(电化学反应)，使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧，是氧的同素异形转变过程。
等离子电源是提供高压电能驱动臭氧发生器等设备进行放电电离反应的电源设备，为设备(如臭氧发生室)提供高压交变电场。常规的等离子电源通常采用移相脉冲宽度(Pulse width Modulation，PWM)调制和/或脉冲密度调节(Pulse Density Modulation，PDM)方案来调节电源的输出功率，但是需要设备现场对算法进行调试，不利于成本的节约。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种电源控制方法及装置、一种电源设备以及一种等离子体发生设备，能够解决现有技术对电源设备的控制成本较高的问题。
本申请实施例第一方面提供的电源控制方法，应用于等离子电源，所述等离子电源，包括：整流电路、IGBT逆变电路和变压器；所述整流电路的输入端连接供电电源，所述整流电路的输出端连接所述IGBT逆变电路的输入端，所述IGBT逆变电路的输出端连接所述变压器的初级线圈，所述变压器的次级线圈连接等离子体发生器；所述方法包括：
获取对目标气体的期望产量；
根据所述期望产量，利用SPWM调制技术控制所述IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至所述等离子体发生器。
可选的，所述根据所述期望产量，利用SPWM调制技术控制所述IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，具体包括：
根据所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数；
其中，所述目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
可选的，所述根据所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数，具体包括：
获取所述等离子体发生器的输入气体流量；
基于所述输入气体流量和所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
可选的，所述根据所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数，具体包括：
获取输入所述等离子体发生器出口处所述目标气体的浓度；
基于所述期望产量和所述目标气体的浓度，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
本申请实施例第二方面提供的电源控制装置，应用于等离子电源，所述等离子电源，包括：整流电路、IGBT逆变电路和变压器；所述整流电路的输入端连接供电电源，所述整流电路的输出端连接所述IGBT逆变电路的输入端，所述IGBT逆变电路的输出端连接所述变压器的初级线圈，所述变压器的次级线圈连接等离子体发生器；所述装置包括：获取单元和控制单元；
所述获取单元，用于获取对目标气体的期望产量；
所述控制单元，用于根据所述期望产量，利用SPWM调制技术控制所述IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至所述等离子体发生器。
本申请实施例第三方面提供的电源设备，包括：整流电路、IGBT逆变电路、变压器和控制器；
所述整流电路的输入端连接供电电源，所述整流电路的输出端连接所述IGBT逆变电路的输入端；
所述IGBT逆变电路的输出端连接所述变压器的初级线圈，所述变压器的次级线圈连接等离子体发生器；
所述控制器，用于获取对目标气体的期望产量，并根据所述期望产量，利用SPWM调制技术控制所述IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至所述等离子体发生器。
可选的，所述设备还包括：第一流量采集模块；
所述第一流量采集模块，用于获取所述等离子体发生器的输入气体流量，并将采集到的输入气体流量输出至所述控制器；
所述控制器，具体用于基于所述输入气体流量和所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数；
其中，所述目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
可选的，所述设备还包括：第一浓度采集模块；
所述第一浓度采集模块，用于获取输入所述等离子体发生器出口处所述目标气体的浓度，并将获取到的所述目标气体的浓度输出至所述控制器；
所述控制器，具体用于基于所述期望产量和所述目标气体的浓度，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数；
其中，所述目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
可选的，所述设备还包括：故障报警模块；
所述故障报警模块，用于监控所述电源设备和/或所述等离子体发生器的运行状态；还用于在监控到故障状态时，发出报警信息。
本申请实施例第四方面提供的等离子体发生设备，包括：等离子体发生器以及上述第三方面提供的电源设备中的任意一种；
所述电源设备，用于为所述等离子体发生器供电；
所述等离子体发生器，用于对其内部气体进行电离，以便生成所述目标气体。
与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：
在本申请实施例中，为控制等离子电源输出符合等离子体发生器生成目标气体需要的正弦波或脉冲波，首先获取对目标气体的期望产量，根据该期望产量利用SPWM调制技术控制等离子电源中IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，使得等离子电源向等离子体发生器输出该正弦波或脉冲波。SPWM调制控制的控制方法简单、成本低，且无需进行现场调试，节约成本。利用SPWM调制方法还可以提高等离子电源的工作频率，且实现频率的可调，能够适应不同的生产需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有的工频臭氧电源的结构示意图；
图2为现有的中频臭氧电源的结构示意图；
图3为现有的高频臭氧电源的结构示意图；
图4为本申请实施例的应用场景示意图；
图5为本申请实施例中一种电源控制方法的流程示意图；
图6a为臭氧产量和等离子电源功耗的关系折线图；
图6b为臭氧产量和等离子体发生器内气体流量的关系折线图；
图7为本申请实施例的另一种电源控制方法的流程示意图；
图8为本申请实施例的又一种电源控制方法的流程示意图；
图9为本申请实施例的一种电源控制装置的结构示意图；
图10为本申请实施例的一种电源设备的结构示意图；
图11为本申请实施例的另一种电源设备的结构示意图；
图12为本申请实施例的又一种电源设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
臭氧电源按工作频率可分为工频臭氧电源(频率50-60Hz)、高频臭氧电源(频率≥1kHz)、介于高频和工频之间的中频臭氧电源。目前，国内常规氧气源臭氧发生器工频电源(即工频臭氧电源)能耗在14千瓦时每千克臭氧(kWh/kgO3)，中频电源(即中频臭氧电源)能耗10-11kWh/kgO3，高频臭氧电源(即高频臭氧电源)能耗7-8kWh/kgO3。
工频臭氧电源的具体结构如图1所示，交流380V电压输入高压变压器的初级线圈，高压变压器的次级线圈输出约13000V交流电压供给臭氧发生器。工频臭氧电源系统需要漏感很大的高压变压器，功率因数和效率低、耗能高、体积大、产生臭氧的产量与浓度低，相同臭氧产量下，工频臭氧电源配套臭氧发生室放电单元数量较多，臭氧发生室体积较大，现已很少采用。
常规的中频臭氧电源如图2所示，三相电源逐一经三相整流桥、滤波电路、可变硅全桥逆变器和高压变压器输出至臭氧发生器，通过调节三相全控整流桥的输出电压实现对输出电压的平滑调节。常规中频臭氧电源相比工频臭氧电源，电源性能有一些改善，但可控硅是半开关器件，它必须在自身电流过零时才能关断，而可控硅又在电源与负载之间作开关使用，可控硅一旦打开就失去了控制电流大小的作用。因此，为保证可控硅正常关断，要求在可控硅自身电流过零时其两端电压为零或已变为负值，这在臭氧发生器这一负载下很难实现，而且在臭氧发生器起辉、正常工作和放电时负载特性变化很大，这极大地影响了可控硅的正常关断，对臭氧发生器工况适应性较差。
为此，高频臭氧电源应运而生。常规的高频臭氧电源主要包括：三相整流电路、高频谐振逆变电路、高频高压变压器和控制器，其结构如图3所示。在放电过程中，负载(如臭氧发生器)的等效电容与外加电压幅值有直接关系，随着外加电压幅值的升高，负载等效电容逐渐变大，在高频条件下，负载等效电容与高压变压器的漏感构成串联谐振负载，并且其谐振频率逐渐变小，所以在变流器的控制中通常考虑采用负载频率跟踪技术以提高电源效率。但是，本申请的发明人在研究中发现，一方面，负载跟踪技术的控制方法及硬件实现较为复杂，不利于成本的节约；另一方面，在现场实施时，电源设备利用电缆连接臭氧发生器，电缆自身的感抗会对实际的负载跟踪算法造成影响，需要现场调试才能保证电源效率，同样不易于具体实施的成本节约。
此外，常规高频臭氧电源通常采用移相脉冲宽度(Pulse width Modulation，PWM)调制和/或脉冲密度调节(Pulse Density Modulation，PDM)方案来调节电源的输出功率。移相PWM调制是一种脉宽调压控制方式，它是通过调节逆变桥移相桥臂驱动信号与基准桥臂驱动信号的相位来改变输出电压脉宽，从而调节基波电压的幅值，实现功率调节。但是，本申请的发明人在研究中发现，移相PWM调制时为了使常规臭氧高频臭氧电源系统供电产生均衡的电子密度，输出波形的占空比无法达到100％，导致臭氧产量的降低以及原料气源和电能的浪费。而PDM控制是通过控制脉冲密度，实际上是控制向负载馈送能量的时间来控制电源的输出功率。但是逆变器输出功率的频率不完全等于负载的自然谐振频率，在需要功率闭环的场合中，工作稳定性较差。
为此，本申请实施例提供了一种电源控制方法及装置、一种电源设备以及一种等离子体发生设备，利用正弦脉宽(Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM)调制技术控制等离子电源的输出功率，SPWM调制的控制逻辑简单，且采用硬开关的方式进行控制，无需考虑负载的匹配，也就相应的避免了在现场的调试，节约了成本。并且，SPWM调制可以实现输出频率的可调，适应性强，能够达到增产减耗的目的，同样实现了成本的节约。
基于上述思想，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
需要说明的是，本申请实施例提供的一种电源控制方法及装置、一种电源设备以及一种等离子体发生设备，不仅可以应用于对氧气的电离(即生成臭氧)，还可以用于对氮气等其他气体的电离场景，本申请实施例将以臭氧为例对具体实施方式进行说明，其他场景的实施方式与此类似，不再一一赘述。
下面先对本申请实施例提供的电源控制方法及装置的具体应用场景进行说明。
本申请实施例提供的电源控制方法及装置应用于等离子电源，如图4所示，该图为一种等离子电源的结构示意图。
等离子电源，包括：整流电路100、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)逆变电路200和变压器300；
整流电路100的输入端连接供电电源(未在图中示出)，整流电路100的输出端(或经滤波电路)连接IGBT逆变电路200的输入端，IGBT逆变电路200的输出端连接变压器300的初级线圈，变压器300的次级线圈连接等离子体发生器(未在图中示出)。
其中，整流电路100将供电电源输入的交流电压整流为直流电压输出，可以利用滤波电路对整流电路100输出的直流电压进行滤波，以提高功率因数。整流电路100输出的直流电压经IGBT逆变电路200逆变为交流电后输出至变压器300的初级线圈，并经变压器300升压后为负载(即等离子体发生器)供电。
参见图5，该图为本申请实施例提供的一种电源控制方法的流程示意图。
本申请实施例提供的电源控制方法，应用于上述内容介绍的等离子电源，该方法包括：
S501：获取对目标气体的期望产量。
在本申请实施例中，目标气体可以是臭氧等可以利用电离方式生成的气体，这里不进行限定。以臭氧为例，其产量一般为等离子体发生器出口处臭氧浓度与等离子体发生器内气体流量的乘积，可以根据实际需要对所需的期望产量进行设定。
S502：根据期望产量，利用SPWM调制技术控制IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至等离子体发生器。
需要说明的是，本申请发明人在研究中发现，臭氧的产量一般与等离子体发生器出口处臭氧浓度、等离子体发生器内气体流量以及等离子电源的功耗相关。例如图6a和图6b所示的折线图，从图6a中可看出，臭氧产量和等离子电源功耗均随着二次电压的增大而增加，而二次电压与功耗相关，即说明臭氧产量与等离子电源的功耗成正相关关系。从图6b中可看出，当等离子电源的频率和电压一定、即功耗为定值时，臭氧产量随着等离子体发生器内气体流量的增加而增加。在具体实施时，发明人发现当臭氧的产量和等离子体发生器出口处臭氧浓度为定值时，等离子体发生器内气体流量和等离子电源的功耗成比例；而当臭氧的产量和等离子体发生器内气体流量为定值时，等离子体发生器出口处臭氧浓度和等离子电源的功耗成比例。因此，根据期望产量，通过对利用SPWM调制技术控制IGBT逆变电路中开关器件的开关状态进行控制，控制等离子电源输出相应的功耗达到对目标气体的期望产量。
在本申请实施例中，因为利用SPWM调制技术控制IGBT逆变电路无需考虑到负载匹配的问题，且无需现场的调试，节省了成本。并且，SPWM调制技术对负载的适应性强，相应的变压器采用低漏感设计，达到大功率、高功率因数的设计，可以实现增产减耗(即降低原料气源和电能消耗)的目的。
可以理解的是，在实际应用中，可以利用任意一种SPWM调制实现方式对IGBT逆变电路进行SPWM调制，这里不再一一赘述。通过对SPWM信号目标参数的调节可以控制等离子电源实现连续符合正弦交流供电(即输出正弦波)或占空比和幅值任意可调、高电压上升率的脉冲电压波形(即输出脉冲波)。输出电压的频率最高可以至20kHz，输出电压幅值可以在0-380V之间。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，步骤S502具体可以包括：
S5021：根据期望产量，调节输出至IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
在本申请实施例中，目标参数可以包括：频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。在实际应用中，可以通过阻断一个或多个脉冲的输出实现对预设周期内实际输出的脉冲个数的调节，通过对脉冲个数的调节可以准确、快捷的达到目标气体的期望产量，例如，当预设周期内输出10个脉冲，若希望将目标气体的产量降至为50％，则可以通过阻断预设周期内5个脉冲的输出实现；若希望将目标气体的产量降至80％，则可以通过阻断预设周期内2个脉冲的输出实现，控制方法简单。
通过对SPWM信号目标参数的调节，可使得等离子电源提供连续复合供电波形，也可以产生脉冲宽度在范围区域内可选、间歇比或脉冲比为任意可调整数比的间歇或脉冲电压波形等，可以实现多种灵活可调的运行方式，例如同等频率下调节交变工作电压、同等电压下调节工作频率、同等电压和频率下调节放电次数等，可以有效提供臭氧发生效率，减小发生器的体积和占地空间，保证臭氧系统长期运行的可靠性。
在一个具体的例子中，可以以臭氧产量/能耗的最高比值为优选，对SPWM信号的目标参数进行调节，例如调节原料气源流量同时调节同等频率下自动调节交变工作电压、同等电压下自动调节工作频率、同等电压和频率下自动调节放电次数，以达到增产减耗的目的。
下面详细说明具体如何调节SPWM信号的目标参数。在实际应用中，步骤S5021至少存在两种可能的实现方式，下面逐一说明。
第一种可能的实现方式，参见图7，该图为本申请实施例提供的另一种电源控制方法的流程示意图。相较于图5，该图提供了一种更加具体的电源控制方法。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，上述步骤S5021具体可以包括：
S701：获取等离子体发生器的输入气体流量。
在本申请实施例中，输入气体即生成目标气体的原料气源，例如，当目标气体为臭氧时，原料气源可以是空气或氧气等，可以利用相应的传感器对输入气体流量进行采集。
S702：基于输入气体流量和期望产量，调节输出至IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
正如前文所述，以臭氧为例，臭氧的产量一般与等离子体发生器出口处臭氧浓度、等离子体发生器内气体流量以及等离子电源的功耗相关。当臭氧的产量和等离子体发生器出口处臭氧浓度为定值时，等离子体发生器内气体流量和等离子电源的功耗成比例；而当臭氧的产量和等离子体发生器内气体流量为定值时，等离子体发生器出口处臭氧浓度和等离子电源的功耗成比例，而臭氧的产量为等离子体发生器出口处臭氧浓度与等离子体发生器内气体流量的乘积。
因此，可以根据输入气体流量和期望产量，确定臭氧浓度以及臭氧浓度和功耗的比值，从而得到期望的功耗，再通过调节输出至IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数使等离子电源的输出功耗与期望功耗相符，以得到期望产量的臭氧。
第二种可能的实现方式，参见图8，该图为本申请实施例提供的又一种电源控制方法的流程示意图。相较于图5，该图提供了一种更加具体的电源控制方法。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，上述步骤S5021具体可以包括：
S801：获取输入等离子体发生器出口处目标气体的浓度。
在本申请实施例中，目标气体的浓度可以利用相应的传感器获取，这里不一一列举。
S802：基于期望产量和目标气体的浓度，调节输出至IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
正如前文所述，以臭氧为例，臭氧的产量一般与等离子体发生器出口处臭氧浓度、等离子体发生器内气体流量以及等离子电源的功耗相关。当臭氧的产量和等离子体发生器出口处臭氧浓度为定值时，等离子体发生器内气体流量和等离子电源的功耗成比例；而当臭氧的产量和等离子体发生器内气体流量为定值时，等离子体发生器出口处臭氧浓度和等离子电源的功耗成比例，而臭氧的产量为等离子体发生器出口处臭氧浓度与等离子体发生器内气体流量的乘积。
因此，可以根据期望产量和目标气体的浓度，确定等离子体发生器内气体流量以及等离子体发生器内气体流量和功耗的比值，从而得到期望的功耗，再通过调节输出至IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数使等离子电源的输出功耗与期望功耗相符，以得到期望产量的臭氧。
在本申请实施例中，为控制等离子电源输出符合等离子体发生器生成目标气体需要的正弦波或脉冲波，首先获取对目标气体的期望产量，根据该期望产量利用SPWM调制技术控制等离子电源中IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，使得等离子电源向等离子体发生器输出该正弦波或脉冲波。因为，SPWM调制控制一方面，控制方法简单、成本低；另一方面，无需进行现场调试，节约成本。此外，利用SPWM调制方法还可以提高等离子电源的工作频率，且实现频率的可调，能够适应不同的生产需求。
基于上述实施例提供的电源控制方法，本申请实施例还提供了一种电源控制装置，用于实现上述实施例所提供的电源控制方法中的任意一种。
参见图9，该图为本申请实施例提供的一种电源控制装置的结构示意图。
本申请实施例提供的电源控制装置，包括：获取单元901和控制单元902；
获取单元901，用于获取对目标气体的期望产量；
控制单元902，用于根据期望产量，利用SPWM调制技术控制IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至等离子体发生器。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，控制单元902，具体用于：
根据期望产量，调节输出至IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数；
其中，目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，控制单元902，具体可以包括：第一获取子单元和第一控制子单元；
第一获取子单元，用于获取等离子体发生器的输入气体流量；
第一控制子单元，用于基于输入气体流量和期望产量，调节输出至IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，控制单元902，具体可以包括：第二获取子单元和第二控制子单元；
第二获取子单元，用于获取输入等离子体发生器出口处目标气体的浓度；
第二控制子单元，用于基于期望产量和目标气体的浓度，调节输出至IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
在本申请实施例中，为控制等离子电源输出符合等离子体发生器生成目标气体需要的正弦波或脉冲波，首先获取对目标气体的期望产量，根据该期望产量利用SPWM调制技术控制等离子电源中IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，使得等离子电源向等离子体发生器输出该正弦波或脉冲波。因为，SPWM调制控制一方面，控制方法简单、成本低；另一方面，无需进行现场调试，节约成本。此外，利用SPWM调制方法还可以提高等离子电源的工作频率，且实现频率的可调，能够适应不同的生产需求。
基于上述实施例提供的电源控制方法，本申请实施例还提供了一种电源设备，以实现上述实施例提供的电源控制方法。
参见图10，该图为本申请实施例提供的一种电源设备的结构示意图。
本申请实施例提供的电源设备，包括：整流电路1001、IGBT逆变电路1002、变压器1003和控制器1004；
整流电路1001的输入端连接供电电源(未在图中示出)，整流电路1001的输出端连接IGBT逆变电路1002的输入端；
IGBT逆变电路1002的输出端连接变压器1003的初级线圈，变压器1003的次级线圈连接等离子体发生器1005；
控制器1004，用于获取对目标气体的期望产量，并根据期望产量，利用SPWM调制技术控制IGBT逆变电路1002中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至等离子体发生器1005。
可以理解的是，在本实施例中，控制器1004具体用于实现上述实施例提供的电源控制方法中的任意一种，具体说明可以参见上述方法实施例中的相关内容，这里不再赘述。在实际应用中，控制器1004可以利用数字信号处理(digital signal processing，DSP)芯片实现。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图11所示，该电源设备还可以包括：第一流量采集模块1006；
第一流量采集模块1006，用于获取等离子体发生器1005的输入气体流量，并将采集到的输入气体流量输出至控制器1004；
控制器1004，具体用于基于输入气体流量和期望产量，调节输出至IGBT逆变电路1002的SPWM信号的目标参数；
其中，目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图12所示，该电源设备还可以包括：第一浓度采集模块1007；
第一浓度采集模块1007，用于获取输入等离子体发生器1005出口处目标气体的浓度，并将获取到的目标气体的浓度输出至控制器1004；
控制器1004，具体用于基于期望产量和目标气体的浓度，调节输出至IGBT逆变电路1002的SPWM信号的目标参数；
其中，目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
可选的，该电源设备还可以包括：故障报警模块；
故障报警模块，用于监控电源设备和/或等离子体发生器905的运行状态；还用于在监控到故障状态时，发出报警信息。
在一个具体的例子中，该电源设备可以包括：冷却水流量和温度模拟量采集报警模块、原料气源压力流量和温度模拟量采集报警模块、原料气源流量调节模块、臭氧发生器运行电压电流模拟量采集模块、IGBT驱动控制模块、臭氧发生器出口臭氧浓度和混合气体流量模拟量采集模块、可实现在线检测环境泄漏臭氧浓度采集模块、臭氧等离子电源启停控制回路和臭氧等离子电源功率器件超温报警模块等模块中的任意一个或多个，以满足臭氧发生器自动控制及可靠运行的技术要求。
在本申请实施例中，为控制等离子电源输出符合等离子体发生器生成目标气体需要的正弦波或脉冲波，首先获取对目标气体的期望产量，根据该期望产量利用SPWM调制技术控制等离子电源中IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，使得等离子电源向等离子体发生器输出该正弦波或脉冲波。因为，SPWM调制控制一方面，控制方法简单、成本低；另一方面，无需进行现场调试，节约成本。此外，利用SPWM调制方法还可以提高等离子电源的工作频率，且实现频率的可调，能够适应不同的生产需求。
基于上述实施例提供的电源控制方法和电源设备，本申请实施例还提供了一种等离子体发生设备，包括：等离子体发生器以及上述实施例提供的电源设备中的任意一种；其中，电源设备，用于为等离子体发生器供电；等离子体发生器，用于对其内部气体进行电离，以便生成目标气体。需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电源控制方法，其特征在于，应用于等离子电源，所述等离子电源，包括：整流电路、IGBT逆变电路和变压器；所述整流电路的输入端连接供电电源，所述整流电路的输出端连接所述IGBT逆变电路的输入端，所述IGBT逆变电路的输出端连接所述变压器的初级线圈，所述变压器的次级线圈连接等离子体发生器；所述方法包括：
获取对目标气体的期望产量；
根据所述期望产量，利用SPWM调制技术控制所述IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至所述等离子体发生器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望产量，利用SPWM调制技术控制所述IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，具体包括：
根据所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数；
其中，所述目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数，具体包括：
获取所述等离子体发生器的输入气体流量；
基于所述输入气体流量和所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数，具体包括：
获取输入所述等离子体发生器出口处所述目标气体的浓度；
基于所述期望产量和所述目标气体的浓度，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数。
5.一种电源控制装置，其特征在于，应用于等离子电源，所述等离子电源，包括：整流电路、IGBT逆变电路和变压器；所述整流电路的输入端连接供电电源，所述整流电路的输出端连接所述IGBT逆变电路的输入端，所述IGBT逆变电路的输出端连接所述变压器的初级线圈，所述变压器的次级线圈连接等离子体发生器；所述装置包括：获取单元和控制单元；
所述获取单元，用于获取对目标气体的期望产量；
所述控制单元，用于根据所述期望产量，利用SPWM调制技术控制所述IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至所述等离子体发生器。
6.一种电源设备，其特征在于，所述设备包括：整流电路、IGBT逆变电路、变压器和控制器；
所述整流电路的输入端连接供电电源，所述整流电路的输出端连接所述IGBT逆变电路的输入端；
所述IGBT逆变电路的输出端连接所述变压器的初级线圈，所述变压器的次级线圈连接等离子体发生器；
所述控制器，用于获取对目标气体的期望产量，并根据所述期望产量，利用SPWM调制技术控制所述IGBT逆变电路中开关器件的开关状态，以输出正弦波或脉冲波至所述等离子体发生器。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：第一流量采集模块；
所述第一流量采集模块，用于获取所述等离子体发生器的输入气体流量，并将采集到的输入气体流量输出至所述控制器；
所述控制器，具体用于基于所述输入气体流量和所述期望产量，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数；
其中，所述目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：第一浓度采集模块；
所述第一浓度采集模块，用于获取输入所述等离子体发生器出口处所述目标气体的浓度，并将获取到的所述目标气体的浓度输出至所述控制器；
所述控制器，具体用于基于所述期望产量和所述目标气体的浓度，调节输出至所述IGBT逆变电路的SPWM信号的目标参数；
其中，所述目标参数包括频率、调制度以及预设周期内实际输出的脉冲个数中的任意一个或多个。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：故障报警模块；
所述故障报警模块，用于监控所述电源设备和/或所述等离子体发生器的运行状态；还用于在监控到故障状态时，发出报警信息。
10.一种等离子体发生设备，其特征在于，包括：等离子体发生器以及权利要求6-9任意一项所述的电源设备；
所述电源设备，用于为所述等离子体发生器供电；
所述等离子体发生器，用于对其内部气体进行电离，以便生成所述目标气体。
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