CN202565173U - 一种高功率因数介质阻挡放电电源电路 - Google Patents
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Abstract
一种高功率因数介质阻挡放电电源电路,它包括交流输入电感L1、L2,二极管D1、D2、D3、D4,直流分压电容C1、C2,半导体开关器件S1、S2、S3、S4,高频升压变压器T及负载Z;整个电路为一体式整流逆变电路,整流部分采用Boost无桥式功率因数校正电路,逆变部分采用半桥式逆变结构。本实用新型整流和逆变部分均采用全控型件,具备功率因数校正功能,直流侧电压可调,可实现脉冲幅度调制(PAM),脉冲频率调制(PFM)和脉冲密度调制(PDM)等多种调制技术的组合控制,电路易于滤波,制造成本低,适用性高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高频高压放电电源电路,尤其涉及一种高功率因数介质阻挡放电电源电路。
背景技术
介质阻挡放电(DBD)的原理是绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电,又称介质阻挡电晕放电或无声放电,在放电过程中会将空气电离,从而产生等离子体;可广泛应用于产生臭氧,高分子和金属薄膜及板材的改性,接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。介质阻挡放电电源泛指能够实现介质阻挡放电的驱动电源,介质阻挡放电电源广泛应用于臭氧放生器、电晕机、UV紫外线光固机、电火花机、等离子射流装置等。由于介质阻挡放电产生的条件要求高频和高压,所以驱动电源要求能够产生高频和高压的交流电压输出,此类电源电路一般包含整流电路和逆变电路,控制上要求能够实现电压和频率的调节,而传统的介质阻挡放电电源电路的整流电路和逆变电路种类为:第一类、不可控整流电路结合半桥式逆变电路;第二类、不可控整流结合全桥逆变电路;第三类、晶闸管全桥整流电路结合全桥逆变电路,参看图1;第一类电源电路由于电路结构过于简单,此电路只能采取脉冲频率调制(PFM)的控制方法,整流部分不可控,逆变电路部分交流输出电压不可调,同时电源功率因数低,直流侧输入电压低,并且逆变电路易产生中点漂移现象;第二类电源电路,此电路的整流部分不可控,逆变电路部分交流输出电压的幅值不可调,还有电源功率因素低,全桥结构中高频脉冲变压器易产生直流脉冲磁化现象,电路复杂,制造成本高;第三类电路,此类电路由于整流部分采取移相控制,因此在调节直流侧电压时会导致电源输入功率因数过低,并且驱动电路设计相对复杂(包含晶闸管驱动电路和IGBT驱动电路两部分),制造成本高,可靠性低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高功率因数介质阻挡放电电源电路,它具有功率因素高、电路结构简单、制造成本低和适用性高的优点。
本实用新型是这样来实现的,一种高功率因数介质阻挡放电电源电路,其特征在于:它包括交流输入电感L1、L2,二极管 D1、D2、D3、D4,直流分压电容C1、C2,半导体开关器件S1、S2、S3、S4,高频升压变压器T及负载Z;其中半导体开关器件S3的一端与S4的一端相连,直流分压电容C1的一端与直流分压电C2的一端相连,二极管D2的阳极与D3的阴极相连,半导体开关器件S3的另一端、直流分压电容C1的另一端以及二极管D2的阴极均与二极管D1的阴极相连,半导体开关器件S4的另一端、直流分压电容C2的另一端以及二极管D3的阳极均与二极管D4的阳极相连;二极管D1的阳极与二极管D4的阴极相连;交流输入电感L1的一端和交流输入电感L2的一端输入交流电,交流输入电感L1的另一端连接在二极管 D1、D4之间,交流输入电感L2的另一端连接在二极管D2、D3之间;半导体开关器件S1与二极管D4并联,半导体开关器件S2与二极管D3并联;高频升压变压器T的输入线圈的两端分别连在直流分压电容C1、C2之间和半导体开关器件S3、S4之间,高频升压变压器T的输出线圈的两端分别连接在负载Z的两端。所述的半导体开关器件为IGBT、MOSFET、GTO中的一种。
本实用新型的技术效果是:本实用新型整流部分采用全控件,直流电源可调,可实现脉冲幅度调制(PAM),脉冲频率调制(PFM)和脉冲密度调制(PDM)功能,同时还具有功率因素高,能够主动进行功率因素校正,易于滤波,生产成本低,适用性高的优点。
附图说明
图1是现有技术中采用不可控整流电路结合半桥式逆变电路的电路图。
图2是现有技术中采用不可控整流结合全桥逆变电路的电路图。
图3是现有技术中采用晶闸管可控整流加全桥逆变电路的电路图。
图4是本实用新型的半导体开关器件以IGBT为例的电路图。
图5是本实用新型的工作过程电路图。
具体实施方式
如图4、5所示,本实用新型是这样来实现的,一种高功率因数介质阻挡放电电源电路,它包括交流输入电感L1、L2,二极管 D1、D2、D3、D4,直流分压电容C1、C2,半导体开关器件S1、S2、S3、S4,高频升压变压器T及负载Z;其中半导体开关器件S3的一端与S4的一端相连,直流分压电容C1的一端与直流分压电C2的一端相连,二极管D2的阳极与D3的阴极相连,半导体开关器件S3的另一端、直流分压电容C1的另一端以及二极管D2的阴极均与二极管D1的阴极相连,半导体开关器件S4的另一端、直流分压电容C2的另一端以及二极管D3的阳极均与二极管D4的阳极相连;二极管D1的阳极与二极管D4的阴极相连;交流输入电感L1的一端和交流输入电感L2的一端输入交流电,交流输入电感L1的另一端连接在二极管 D1、D4之间,交流输入电感L2的另一端连接在二极管D2、D3之间;半导体开关器件S1与二极管D4并联,半导体开关器件S2与二极管D3并联;高频升压变压器T的输入线圈的两端分别连在直流分压电容C1、C2之间和半导体开关器件S3、S4之间,高频升压变压器T的输出线圈的两端分别连接在负载Z的两端。本实用新型电路拓扑结构中,半导体开关器件以IGBT为例,但不仅限于此,也可采用MOSFET、GTO全控型半导体器件。
本实用新型电路的工作过程是这样的,输入信号控制半导体开关器件S1、S2、S3、S4的工作,并且独立工作互不影响,当输入的交流电压Uac处于正半周,整流部分电路,L1处电位高于L2处电位,D1、D3导通,S1开启,S2关闭,构成Uac、L1、D1、C1、C2、D3、L2回路以及Uac、L1、S1、D3、L2回路,完成功率因素校正以及对C1与C2之间的直流电压脉冲幅度调制,同时对C1、C2进行充电;逆变部分电路 ,C1的上端为高电位,此时S3导通,S4关闭,构成C1、S3、T回路,通过T对输入的电压的升压,使得适当电压和频率的电压加载于负载R上。
当输入的交流电压Uac处于负半周,L2处电位高于L1处电位,D2、D4导通,S2开启,S1关闭,构成Uac、L2、D2、C1、C2、D4、L1回路以及Uac、L2、S2、D4、L1回路,完成功率因素校正以及对C1与C2之间的直流电压脉冲幅度调制,同时对C1、C2进行充电;逆变部分电路 ,C2的上端为高电位,此时S4导通,S3关闭,构成C2、S4、T回路,通过T对输入的电压的升压,使得适当电压和频率的电压加载于负载R上。
输入的交流电压Uac处于正、负半周,L1、L2完成整流滤波,S1、S2、S3、S4均可以通过输入信号实现主动控制,使用本实用新型针对输出电压和电流进行锁相控制,可以大大提高了功率因数,并且根据需要,认为调节需要的功率因数,提高了电路的适用性,逆变部分电路可采用脉冲频率调制(PFM)或者脉冲密度调制(PDM)。
Claims (1)
1. 一种高功率因数介质阻挡放电电源电路,其特征在于:它包括交流输入电感L1、L2,二极管 D1、D2、D3、D4,直流分压电容C1、C2,半导体开关器件S1、S2、S3、S4,高频升压变压器T及负载Z;其中半导体开关器件S3的一端与S4的一端相连,直流分压电容C1的一端与直流分压电C2的一端相连,二极管D2的阳极与D3的阴极相连,半导体开关器件S3的另一端、直流分压电容C1的另一端以及二极管D2的阴极均与二极管D1的阴极相连,半导体开关器件S4的另一端、直流分压电容C2的另一端以及二极管D3的阳极均与二极管D4的阳极相连;二极管D1的阳极与二极管D4的阴极相连;交流输入电感L1的一端和交流输入电感L2的一端输入交流电,交流输入电感L1的另一端连接在二极管 D1、D4之间,交流输入电感L2的另一端连接在二极管D2、D3之间;半导体开关器件S1与二极管D4并联,半导体开关器件S2与二极管D3并联;高频升压变压器T的输入线圈的两端分别连在直流分压电容C1、C2之间和半导体开关器件S3、S4之间,高频升压变压器T的输出线圈的两端分别连接在负载Z的两端。
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CN102664538A (zh) * | 2012-05-15 | 2012-09-12 | 南昌工程学院 | 一种高功率因数介质阻挡放电电源电路 |
WO2018129832A1 (zh) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | 广东百事泰电子商务股份有限公司 | 一种基于维也纳pfc的智能型半桥修正波电压转换电路 |
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- 2012-05-15 CN CN2012202158213U patent/CN202565173U/zh not_active Expired - Fee Related
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WO2018129832A1 (zh) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | 广东百事泰电子商务股份有限公司 | 一种基于维也纳pfc的智能型半桥修正波电压转换电路 |
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