CN116191906B - 一种双脉冲等离子电源智能监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及等离子电源智能监控技术领域。具体为一种双脉冲等离子电源智能监控系统及方法,所述等离子电源智能监控系统包括输入防护EMI滤波电路模块、防浪涌缓启动电路模块、整流滤波电路模块、BOOST电路模块、BUCK电路模块、全桥逆变电路模块和通讯数据处理模块;所述输入防护EMI滤波电路模块是为了去除输入端的差模以及共模干扰;所述防浪涌缓启动电路模块为了使瞬时电流平稳工作;所述整流滤波电路模块将交流电整流为直流电;所述BOOST电路模块将整流后的电压升高;所述BUCK电路模块对输出电压进行调整;所述全桥逆变电路模块是将直流电逆变为交流电;所述通讯数据处理模块实现与客户上位机进行通讯。
Description
技术领域
本发明涉及等离子电源智能监控技术领域,具体为一种双脉冲等离子电源智能监控系统及方法。
背景技术
等离子技术是利用等离子体活的高温热源的一项技术,随着等离子技术的广泛应用,等离子电源在工业生产等各个领域起着重要作用;如利用等离子技术的喷涂加工工艺,采用等离子洗涤装备对半导体以及LCD显示屏、光学装备、PCB、塑胶片等进行清洗等。
在现有的技术下,常规等离子电源是使用交流电输入,经过整流、滤波、移相全桥技术实现逆变、升压变压器产生高频高压,最后在等离子特制喷枪中产生等离子;而在该现有的技术下,常规等离子电源是通过改变移相全桥的移相角从而实现功率调整,该模式的等离子燃弧时间长,等离子激励电压低,等离子强度弱,处理效果差,等离子温度高且不能实现单电源带多喷枪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双脉冲等离子电源智能监控系统及方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种双脉冲等离子电源智能监控系统,所述等离子电源智能监控系统包括输入防护EMI滤波电路模块、防浪涌缓启动电路模块、整流滤波电路模块、BOOST电路模块、BUCK电路模块、全桥逆变电路模块和通讯数据处理模块;所述输入防护EMI滤波电路模块是为了去除输入端的差模以及共模干扰;所述防浪涌缓启动电路模块是为了获得瞬时电流的平稳工作;所述整流滤波电路模块将交流电整流为直流电;所述BOOST电路模块是将整流后的电压进行升高;所述BUCK电路模块是根据设定功率对输出电压进行调整;所述全桥逆变电路模块是将直流电逆变为交流电;所述通讯数据处理模块是通过设立各规格化的接口,包含RS232、RS485、PLC-IO、以太网,将接口放置在控制通讯的控制板上,连接到电源机箱的接口处,通过机箱上的接口实现与客户上位机进行通讯,因此对客户上位机的通讯高效、稳定、兼容性强;所述输入防护EMI滤波电路模块的输出端与防浪涌缓启动电路模块的输入端连接,所述防浪涌缓启动电路模块的输出端与整流滤波电路模块的输入端连接,所述整流滤波电路模块的输出端与BOOST电路模块的输入端连接,所述BOOST电路模块的输出端与BUCK电路模块的输入端连接,所述BUCK电路模块的输出端与全桥逆变电路模块的输入端连接。
进一步的,所述输入防护EMI滤波电路模块包括P1、P2、P3、保险管F1、电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、压敏电阻RV1和共模电感L1;所述P1连接保险管F1,所述P2连接有电容C2和电容C6,所述P2与压敏电阻RV1和电容C4并联;其中保险丝F1的取值为最大电流的1.5至2倍,由于本发明设计的最大功率为3KW,输入为220VAC,所以保险管取值为20A;电容C1、电容C2、电容C6、电容C7为Y电容,在电力线L、N和E之间的电容,为输入端去除共模干扰,P1为L端接线端子,P2为N端接线端子,P3为E端接线端子,压敏电阻RV1的电压大于最高输入电压且电流按照抗浪涌级别选择,本发明采用14D431K;电容C4、电容C5为X电容,在电力线L、N之间的电容,为输入端去除差模干扰,共模电感L1用于去除共模干扰。
进一步的,所述防浪涌缓启动电路模块包括水泥电阻R1、继电器K1、二极管D1和接口插座J1;所述水泥电阻R1的两端与继电器K1连接,当上电时电路的后级的大电容充电瞬间会需要很大的电流,因此会对整个电网和电路引起很大的影响,加上缓启动电路以后,瞬时电流会平缓的工作,其中水泥电阻R1是作为防浪涌缓启动电路中的防浪涌器件,继电器K1在防浪涌缓启动电路模块短路时作为水泥电阻R1使用,接口插座J1用来控制继电器的吸合。
进一步的,所述整流滤波电路模块包括整流桥BR1和滤波电容C3;所述整流桥BR1与滤波电容C3连接,所述滤波电容C3接地,其中整流桥BR1将220VAC整流为310V的波动直流电,滤波电容C3为4.7uf对整流后的高频信号进行滤除。
进一步的,所述BOOST电路模块包括U1、U2、U4、U5、U8、L2、二极管D2、IGBT2、C19和D3;所述U1的+HV引脚与电阻R3连接,所述电阻R3与电阻R6连接,所述电阻R6与电阻R9连接,所述电阻R9与电阻R12连接,所述电阻R12与电阻R16连接,所述电阻R16通过引脚IP+与U4连接,所述U4的引脚GND和引脚VCC连接电容C8,所述U4的引脚IP-与电感L2连接,所述电感L2连接有电阻R19和电容C16,所述U2的+HV引脚与电阻R4连接,所述电阻R4与电阻R7连接,所述电阻R7与电阻R10连接,所述电阻R10与电阻R13连接,所述电阻R13与电阻R17连接,所述电阻R17通过引脚IP+与U5连接,所述U5的引脚GND和引脚VCC连接电容C9,所述C19与EC5和EC6并联;所述BOOST电路模块是将整流后的310V电压升高稳定至400V电压,其中U1为检测输出电压的元器件,U4为检测输出电流的元器件,L2为BOOST电路模块中的升压电感,二极管D2在电源上电瞬间为后级的电容可以迅速充电提供回路,IGBT2为BOOST电路模块中的开关管,电阻R19、电容C16为减少开关干扰的元器件,U8为检测BOOST电路模块中流过开关管的电流的元器件,EC5、EC6、C19为BOOST电路模块输出电压的滤波电容,U2为检测BOOST输出电压的元器件,U5为检测BOOST输出电流的元器件。
进一步的,所述BUCK电路模块包括IGBT1、D4、L3和U3;所述L3与电容C20连接,所述电容C20与电容C21并联,所述U3的+HV引脚与电阻R5连接,所述电阻R5与电阻R8连接,所述电阻R8与电阻R11连接,所述电阻R11与电阻R14连接,所述电阻R14与电阻R18连接,所述电阻R18通过引脚IP-与U6连接,所述U6的GND引脚和VCC引脚与电容C10连接;所述BUCK电路模块是将BOOST电路模块输出的400V电压根据设定的功率调整为300V至400V电压输出;其中ICBT1为BUCK电路模块的开关管,通过调整开关管的开通时间调整BUCK电路模块的输出电压,D4为BUCK电路模块的续流二极管,L3为BUCK电路模块中用于降压、储能的电感,C20、C21为BUCK电路模块输出电压的滤波电容,U3为检测BUCK电路模块输出电压的元器件、U6为检测BUCK电路模块输出电流的元器件。
进一步的,所述全桥逆变电路模块包括IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、U7、P4和P5;所述IGBT3与电阻R21和电容C18并联,所述电阻R21与电容C18连接,所述U7的GND引脚和VCC引脚连接有电容C15,所述U7的IP-引脚连接P4,所述IGBT4与P5连接,所述IGBT4与电阻R20和电容C17并联,所述电阻R20与电容C17连接,所述IGBT6与电阻R22和电容C23并联,所述电阻R22与电容C23连接;所述全桥逆变电路模块是将直流电逆变为频率为20KHZ到30KHZ的交流电,然后将30KHZ的交流输出给后级的变压器进行升压处理;其中IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6为全桥逆变的开关管U7为检测逆变输出的电流元器件,其中IGBT3、IGBT6为同时开通和关断,IGBT4、IGBT5为同时开通和关断,两组的开关相位差为180°,且具有一定的死区时间,然后通过调整这两组开关的开关频率实现全桥逆变频率的调整;P4、P5为连接变压器初级的接线端子。
一种双脉冲等离子电源智能监控方法,所述等离子电源智能监控方法具体包括以下步骤:
S100、使用AC220V和50HZ的市电输入后,经过输入防护EMI滤波电路模块输出至防浪涌缓启动电路模块,防浪涌缓启动电路模块将稳定的市电输出给整流滤波电路模块进行转换,将直流转换成310V的馒头波,并且将馒头波输出到BOOST电路模块;
S200、BOOST电路模块对整流后的310V波动电压进行升压至400V稳定后输出给后级的BUCK电路模块,由于本发明所带在的等离子喷枪工作时需要的最低变压器初级输入的电压为300V,其中为了保证喷枪能够正常产生等离子且工作时的功率需要在500W和3000W之间切换,需要在BUCK电路模块前有足够的电压用来调整输出功率,因此需要将电压提高至400V而不能直接使用市电整流滤波出来的310V电压;将通过调整BUCK电路模块中的开关管开通时间的占空比得到不同的输出电压实现恒功率输出,其中通过调整BUCK输出电压实现输出功率的调节,是因为后级全桥逆变时采用的是固定脉宽的方式工作,改变全桥逆变的母线电压能够实现输出功率的变化,通过BUCK电路模块就能够BOOST电路模块输出的400V进行调整,实现电压在300V到400V之间的变化使得功率实现调整;将调整后的电压输出给后级的全桥逆变电路模块,其中设置全桥逆变电路模块中开关管的频率能够调整交流电的频率,为了解决强度弱,处理效果差,等离子温度高的问题开关管采用软开通和硬关断的方式,软开通是为了降低开关管在工作中的损耗,硬关断通过迅速的关断减少喷枪在工作中的热量积累,从而实现低温的效果;
在本发明中所有功率模块都是使用的大规格器件并且该电路在工作时处于稳定状态,所以全桥逆变电路模块并联两个升压变压器,将直流电逆变为300V-400V的交流电输出给变压器进行升压至3000V-10000V,从而击穿喷枪中的0.2MP的压缩空气,产生等离子从喷枪中喷出从而实现单电源带双喷枪的设计目标,最终输出到喷枪的高压值是根据喷枪结构的不同和逆变时的脉宽不同从而使得输出的电压不同;本发明电路在工作时处于稳定状态的原因为该电路的输出电压是一个相对的固定值,并且在功率和负载为固定的情况下,输出的电压固定,逆变时开关管使用的脉宽是定值从而使得本发明输出的等离子比传统移相全桥逆变稳定。
进一步的,所述S200中通过调整BUCK电路模块中的开关管开通时间占空比实现恒功率输出的具体方法如下:通过检测前级BOOST电路模块的输出电压电流,根据公式P=U*I得到BOOST的实际输出功率,根据输出的实际功率与设定功率进行比较的差值,改变BUCK电路模块中开关管的开通时间占空比调整BUCK电路模块的输出电压实现恒功率输出。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:本发明使用固定窄脉宽逆变,因此喷枪在其恒功率模式工作中所产生的等离子体电离程度高,持续燃弧时间短,热量传递时间短,可提高等离子处理效果,同时降低等离子体温度,可降低电极喷嘴氧化速度,减少颗粒物的产生;通过使用的大规格器件并且该电路在工作时处于稳定状态,所以全桥逆变电路模块并联两个升压变压器实现了一台机箱带两个喷枪应用,从而使得处理面积得到了增加,以及应用成本大大减小。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是一种双脉冲等离子电源智能监控系统的结构示意图;
图2是一种双脉冲等离子电源智能监控系统中输入防护EMI滤波电路模块的电路框图;
图3是一种双脉冲等离子电源智能监控系统中防浪涌缓启动电路模块的电路框图;
图4是一种双脉冲等离子电源智能监控系统中整流滤波电路模块的电路框图;
图5是一种双脉冲等离子电源智能监控系统中BOOST电路模块的电路框图;
图6是一种双脉冲等离子电源智能监控系统中BUCK电路模块的电路框图;
图7是一种双脉冲等离子电源智能监控系统中全桥逆变电路模块的电路框图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图7,本发明提供技术方案:一种双脉冲等离子电源智能监控系统,所述等离子电源智能监控系统包括输入防护EMI滤波电路模块、防浪涌缓启动电路模块、整流滤波电路模块、BOOST电路模块、BUCK电路模块、全桥逆变电路模块和通讯数据处理模块;所述输入防护EMI滤波电路模块是为了去除输入端的差模以及共模干扰;所述防浪涌缓启动电路模块是为了获得瞬时电流的平稳工作;所述整流滤波电路模块将交流电整流为直流电;所述BOOST电路模块是将整流后的电压进行升高;所述BUCK电路模块是根据设定功率对输出电压进行调整;所述全桥逆变电路模块是将直流电逆变为交流电;所述通讯数据处理模块是通过设立各规格化的接口,包含RS232、RS485、PLC-IO、以太网,将接口放置在控制通讯的控制板上,连接到电源机箱的接口处,通过机箱上的接口实现与客户上位机进行通讯,因此对客户上位机的通讯高效、稳定、兼容性强;所述输入防护EMI滤波电路模块的输出端与防浪涌缓启动电路模块的输入端连接,所述防浪涌缓启动电路模块的输出端与整流滤波电路模块的输入端连接,所述整流滤波电路模块的输出端与BOOST电路模块的输入端连接,所述BOOST电路模块的输出端与BUCK电路模块的输入端连接,所述BUCK电路模块的输出端与全桥逆变电路模块的输入端连接。
进一步的,所述输入防护EMI滤波电路模块包括P1、P2、P3、保险管F1、电容C1(例如:2.2nF/275V AC)、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、压敏电阻RV1和共模电感L1;所述P1连接保险管F1,所述P2连接有电容C2和电容C6,所述P2与压敏电阻RV1和电容C4并联;其中保险丝F1的取值为最大电流的1.5至2倍,由于本发明设计的最大功率为3KW,输入为220VAC,所以保险管取值为20A;电容C1、电容C2、电容C6、电容C7为Y电容,在电力线L、N和E之间的电容,为输入端去除共模干扰,P1为L端接线端子,P2为N端接线端子,P3为E端接线端子,压敏电阻RV1的电压大于最高输入电压且电流按照抗浪涌级别选择,本发明采用14D431K;电容C4、电容C5为X电容,在电力线L、N之间的电容,为输入端去除差模干扰,共模电感L1用于去除共模干扰。
进一步的,所述防浪涌缓启动电路模块包括水泥电阻R1(例如:20R/10W)、继电器K1、二极管D1和接口插座J1;所述水泥电阻R1的两端与继电器K1连接,当上电时电路的后级的大电容充电瞬间会需要很大的电流,因此会对整个电网和电路引起很大的影响,加上缓启动电路以后,瞬时电流会平缓的工作,其中水泥电阻R1是作为防浪涌缓启动电路模块中的防浪涌器件,继电器K1在防浪涌缓启动电路短路时作为水泥电阻R1使用,接口插座J1用来控制继电器的吸合。
进一步的,所述整流滤波电路模块包括整流桥BR1和滤波电容C3;所述整流桥BR1与滤波电容C3连接,所述滤波电容C3接地,其中整流桥BR1将220VAC整流为310V的波动直流电,滤波电容C3为4.7uf对整流后的高频信号进行滤除。
进一步的,所述BOOST电路模块包括U1、U2、U4、U5、U8、L2、二极管D2、IGBT2、C19(例如:4.7uF/700V)和D3;所述U1的+HV引脚与电阻R3连接,所述电阻R3与电阻R6连接,所述电阻R6与电阻R9连接,所述电阻R9与电阻R12连接,所述电阻R12与电阻R16连接,所述电阻R16通过引脚IP+与U4连接,所述U4的引脚GND和引脚VCC连接电容C8,所述U4的引脚IP-与电感L2连接,所述电感L2连接有电阻R19和电容C16,所述U2的+HV引脚与电阻R4连接,所述电阻R4与电阻R7连接,所述电阻R7与电阻R10连接,所述电阻R10与电阻R13连接,所述电阻R13与电阻R17连接,所述电阻R17通过引脚IP+与U5连接,所述U5的引脚GND和引脚VCC连接电容C9,所述C19与EC5和EC6(例如:680UF/450V)并联;所述BOOST电路模块是将整流后的310V电压升高稳定至400V电压,其中U1为检测输出电压的元器件,U4为检测输出电流的元器件,L2为BOOST电路模块中的升压电感,二极管D2在电源上电瞬间为后级的电容可以迅速充电提供回路,IGBT2为BOOST电路模块中的开关管,电阻R19、电容C16为减少开关干扰的元器件,U8为检测BOOST电路模块中流过开关管的电流的元器件,EC5、EC6、C19为BOOST电路模块输出电压的滤波电容,U2为检测BOOST输出电压的元器件,U5为检测BOOST输出电流的元器件。
进一步的,所述BUCK电路模块包括IGBT1、D4、L3和U3;所述L3与电容C20连接,所述电容C20(例如:4.7uF/700V)与电容C21并联,所述U3的+HV引脚与电阻R5连接,所述电阻R5与电阻R8连接,所述电阻R8与电阻R11连接,所述电阻R11与电阻R14连接,所述电阻R14与电阻R18连接,所述电阻R18通过引脚IP-与U6连接,所述U6的GND引脚和VCC引脚与电容C10连接;所述BUCK电路模块是将BOOST电路模块输出的400V电压根据设定的功率调整为300V至400V电压输出;其中ICBT1为BUCK电路模块的开关管,通过调整开关管的开通时间调整BUCK电路模块的输出电压,D4为BUCK电路模块的续流二极管,L3为BUCK电路模块中用于降压、储能的电感,C20、C21为BUCK电路模块输出电压的滤波电容,U3为检测BUCK电路模块输出电压的元器件、U6为检测BUCK电路模块输出电流的元器件。
进一步的,所述全桥逆变电路模块包括IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、U7、P4和P5;所述IGBT3与电阻R21和电容C18并联,所述电阻R21与电容C18连接,所述U7的GND引脚和VCC引脚连接有电容C15,所述U7的IP-引脚连接P4,所述IGBT4与P5连接,所述IGBT4与电阻R20(例如:20R/10W)和电容C17并联,所述电阻R20与电容C17连接,所述IGBT6与电阻R22和电容C23并联,所述电阻R22与电容C23连接;所述全桥逆变电路模块是将直流电逆变为频率为20KHZ到30KHZ的交流电,然后将30KHZ的交流输出给后级的变压器进行升压处理;其中IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6为全桥逆变的开关管U7为检测逆变输出的电流元器件,其中IGBT3、IGBT6为同时开通和关断,IGBT4、IGBT5为同时开通和关断,两组的开关相位差为180°,且具有一定的死区时间,然后通过调整这两组开关的开关频率实现全桥逆变频率的调整;P4、P5为连接变压器初级的接线端子。
一种双脉冲等离子电源智能监控方法,所述等离子电源智能监控方法具体包括以下步骤:
S100、使用AC220V和50HZ的市电输入后,经过输入防护EMI滤波电路模块输出至防浪涌缓启动电路模块,防浪涌缓启动电路模块将稳定的市电输出给整流滤波电路模块进行转换,将直流转换成310V的馒头波,并且将馒头波输出到BOOST电路模块;
S200、BOOST电路模块对整流后的310V波动电压进行升压至400V稳定后输出给后级的BUCK电路模块,由于本发明所带在的等离子喷枪工作时需要的最低变压器初级输入的电压为300V,其中为了保证喷枪能够正常产生等离子且工作时的功率需要在500W和3000W之间切换,需要在BUCK电路模块前有足够的电压用来调整输出功率,因此需要将电压提高至400V而不能直接使用市电整流滤波出来的310V电压;将通过调整BUCK电路模块中的开关管开通时间的占空比得到不同的输出电压实现恒功率输出,其中通过调整BUCK输出电压实现输出功率的调节,是因为后级全桥逆变采用的是固定脉宽的方式工作,改变全桥逆变的母线电压能够实现输出功率的变化,通过BUCK电路模块就能够BOOST电路模块输出的400V进行调整,实现电压在300V到400V之间的变化使得功率实现调整;将调整后的电压输出给后级的全桥逆变电路模块,其中设置全桥逆变电路模块中开关管的频率能够调整交流电的频率,为了解决强度弱,处理效果差,等离子温度高的问题开关管采用软开通和硬关断的方式,软开通是为了降低开关管在工作中的损耗,硬关断通过迅速的关断减少喷枪在工作中的热量积累,从而实现低温的效果;
在本发明中所有功率模块都是使用的大规格器件并且该电路在工作时处于稳定状态,所以全桥逆变电路模块并联两个升压变压器,将直流电逆变为300V-400V的交流电输出给变压器进行升压至3000V-10000V,从而击穿喷枪中的0.2MP的压缩空气,产生等离子从喷枪中喷出从而实现单电源带双喷枪的设计目标,最终输出到喷枪的高压值是根据喷枪结构的不同和逆变时的脉宽不同从而使得输出的电压不同;本发明电路在工作时处于稳定状态的原因为该电路的输出电压是一个相对的固定值,并且在功率和负载为固定的情况下,输出的电压固定,逆变时开关管使用的脉宽是定值从而使得本发明输出的等离子比传统移相全桥逆变稳定。
进一步的,所述S200中通过调整BUCK电路模块中的开关管开通时间占空比实现恒功率输出的具体方法如下:通过检测前级BOOST电路模块的输出电压电流,根据公式P=U*I得到BOOST的实际输出功率,根据输出的实际功率与设定功率进行比较的差值,改变BUCK电路模块中开关管的开通时间占空比调整BUCK电路模块的输出电压实现恒功率输出。
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。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (5)
1.一种双脉冲等离子电源智能监控方法,其特征在于:所述等离子电源智能监控方法具体包括以下步骤:
S100、使用市电输入后,经过输入防护EMI滤波电路模块输出至防浪涌缓启动电路模块,防浪涌缓启动电路模块将稳定的市电输出给整流滤波电路模块进行转换,将直流转换成馒头波,并且将馒头波输出到BOOST电路模块;
S200、BOOST电路模块对整流后的波动电压进行升压稳定后输出给后级的BUCK电路模块;将通过调整BUCK电路模块中的开关管开通时间的占空比得到不同的输出电压实现恒功率输出,将调整后的电压输出给后级的全桥逆变电路模块;
所述等离子电源智能监控方法中还包括一种等离子电源智能监控系统;
所述等离子电源智能监控系统包括输入防护EMI滤波电路模块、防浪涌缓启动电路模块、整流滤波电路模块、BOOST电路模块、BUCK电路模块、全桥逆变电路模块和通讯数据处理模块;所述输入防护EMI滤波电路模块是为了去除输入端的差模以及共模干扰;所述防浪涌缓启动电路模块是为了获得瞬时电流的平稳工作;所述整流滤波电路模块将交流电整流为直流电;所述BOOST电路模块是将整流后的电压进行升高;所述BUCK电路模块是根据设定功率对输出电压进行调整;所述全桥逆变电路模块是将直流电逆变为交流电;所述通讯数据处理模块是通过设立各规格化的接口,实现与客户上位机进行通讯;所述输入防护EMI滤波电路模块的输出端与防浪涌缓启动电路模块的输入端连接,所述防浪涌缓启动电路模块的输出端与整流滤波电路模块的输入端连接,所述整流滤波电路模块的输出端与BOOST电路模块的输入端连接,所述BOOST电路模块的输出端与BUCK电路模块的输入端连接,所述BUCK电路模块的输出端与全桥逆变电路模块的输入端连接;
所述BOOST电路模块包括U1、U2、U4、U5、U8、L2、二极管D2、IGBT2、C19和D3;所述U1的+HV引脚与电阻R3连接,所述电阻R3与电阻R6连接,所述电阻R6与电阻R9连接,所述电阻R9与电阻R12连接,所述电阻R12与电阻R16连接,所述电阻R16通过引脚IP+与U4连接,所述U4的引脚GND和引脚VCC连接电容C8,所述U4的引脚IP-与电感L2连接,所述电感L2连接有电阻R19和电容C16,所述U2的+HV引脚与电阻R4连接,所述电阻R4与电阻R7连接,所述电阻R7与电阻R10连接,所述电阻R10与电阻R13连接,所述电阻R13与电阻R17连接,所述电阻R17通过引脚IP+与U5连接,所述U5的引脚GND和引脚VCC连接电容C9,所述C19与EC5和EC6并联;其中U1为检测输出电压的元器件,U4为检测输出电流的元器件,L2为BOOST电路模块中的升压电感,二极管D2在电源上电瞬间为后级的电容可以迅速充电提供回路,IGBT2为BOOST电路模块中的开关管,电阻R19、电容C16为减少开关干扰的元器件,U8为检测BOOST电路模块中流过开关管的电流的元器件,EC5、EC6、C19为BOOST电路模块输出电压的滤波电容,U2为检测BOOST输出电压的元器件,U5为检测BOOST输出电流的元器件;
所述BUCK电路模块包括IGBT1、D4、L3和U3;所述L3与电容C20连接,所述电容C20与电容C21并联,所述U3的+HV引脚与电阻R5连接,所述电阻R5与电阻R8连接,所述电阻R8与电阻R11连接,所述电阻R11与电阻R14连接,所述电阻R14与电阻R18连接,所述电阻R18通过引脚IP-与U6连接,所述U6的GND引脚和VCC引脚与电容C10连接;其中ICBT1为BUCK电路模块的开关管,通过调整开关管的开通时间调整BUCK电路模块的输出电压,D4为BUCK电路模块的续流二极管,L3为BUCK电路模块中用于降压、储能的电感,C20、C21为BUCK电路模块输出电压的滤波电容,U3为检测BUCK电路模块输出电压的元器件、U6为检测BUCK电路模块输出电流的元器件;
所述全桥逆变电路模块包括IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、U7、P4和P5;所述IGBT3与电阻R21和电容C18并联,所述电阻R21与电容C18连接,所述U7的GND引脚和VCC引脚连接有电容C15,所述U7的IP-引脚连接P4,所述IGBT4与P5连接,所述IGBT4与电阻R20和电容C17并联,所述电阻R20与电容C17连接,所述IGBT6与电阻R22和电容C23并联,所述电阻R22与电容C23连接;其中IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6为全桥逆变的开关管U7为检测逆变输出的电流元器件,P4、P5为连接变压器初级的接线端子;
所述全桥逆变电路模块并联两个升压变压器,将直流电逆变为300V-400V的交流电输出给变压器进行升压至3000V-10000V,从而击穿喷枪中的0.2MP的压缩空气,产生等离子从喷枪中喷出从而实现单电源带双喷枪的设计目标,最终输出到喷枪的高压值是根据喷枪结构的不同和逆变时的脉宽不同从而使得输出的电压不同。
2.根据权利要求1所述的一种双脉冲等离子电源智能监控方法,其特征在于:所述S200中通过调整BUCK电路模块中的开关管开通时间占空比实现恒功率输出的具体方法如下:通过检测前级BOOST电路模块的输出电压电流,根据公式P=U*I得到BOOST的实际输出功率,根据输出的实际功率与设定功率进行比较的差值,改变BUCK电路模块中开关管的开通时间占空比调整BUCK电路模块的输出电压实现恒功率输出。
3.根据权利要求1所述的一种双脉冲等离子电源智能监控方法,其特征在于:所述输入防护EMI滤波电路模块包括P1、P2、P3、保险管F1、电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、压敏电阻RV1和共模电感L1;所述P1连接保险管F1,所述P2连接有电容C2和电容C6,所述P2与压敏电阻RV1和电容C4并联;其中保险丝F1的取值为最大电流的1.5至2倍;电容C1、电容C2、电容C6、电容C7为Y电容,在电力线L、N和E之间的电容,P1为L端接线端子,P2为N端接线端子,P3为E端接线端子,电容C4、电容C5为X电容,在电力线L、N之间的电容。
4.根据权利要求3所述的一种双脉冲等离子电源智能监控方法,其特征在于:所述防浪涌缓启动电路模块包括水泥电阻R1、继电器K1、二极管D1和接口插座J1;所述水泥电阻R1的两端与继电器K1连接。
5.根据权利要求4所述的一种双脉冲等离子电源智能监控方法,其特征在于:所述整流滤波电路模块包括整流桥BR1和滤波电容C3;所述整流桥BR1与滤波电容C3连接,所述滤波电容C3接地。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101163361A (zh) * | 2006-10-11 | 2008-04-16 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 光源驱动装置 |
CN105932989A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-09-07 | 西安建筑科技大学 | 一种可调脉冲信号发生装置 |
CN206379896U (zh) * | 2016-12-12 | 2017-08-04 | 深圳青铜剑科技股份有限公司 | 一种数字式大功率逆变电源 |
CN110500222A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-26 | 韦伟平 | 一种稀薄燃烧发动机的高频谐振点火电路及其工作、控制方法 |
CN210889180U (zh) * | 2019-09-20 | 2020-06-30 | 韦伟平 | 一种稀薄燃烧发动机的高频谐振点火电路 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101163361A (zh) * | 2006-10-11 | 2008-04-16 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 光源驱动装置 |
CN105932989A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-09-07 | 西安建筑科技大学 | 一种可调脉冲信号发生装置 |
CN206379896U (zh) * | 2016-12-12 | 2017-08-04 | 深圳青铜剑科技股份有限公司 | 一种数字式大功率逆变电源 |
CN110500222A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-26 | 韦伟平 | 一种稀薄燃烧发动机的高频谐振点火电路及其工作、控制方法 |
CN210889180U (zh) * | 2019-09-20 | 2020-06-30 | 韦伟平 | 一种稀薄燃烧发动机的高频谐振点火电路 |
CN112737392A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 大禹电气科技股份有限公司 | 一种用于h桥逆变电路的隔离驱动电源 |
CN113328638A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-08-31 | 浙江大学 | 一种宽电压宽频率输出的等离子体电源及其控制方法 |
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