CN204231204U - 共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源。其包括整流电路、若干相单相逆变电路以及多相逆变电路交错输出控制器，所述整流电路将工频输入电压整流成为直流电压，若干相单相逆变电路直流输入端口并联连接在该公共整流母线上，每一相单相逆变电路交流输出端口分别连接到一相负载上，由多相逆变电路交错输出控制器控制各单相逆变电路的开关时序，以实现多相逆变电路在脉冲密度调制（PDM）周期内和/或脉冲宽度调制（PWM）周期内交错输出，达到从共用整流电路汲取功率和高频电流的交错平均化效果，从而减小整流电路工频输入侧的电流谐波，减少臭氧发生器对电网的谐波污染；同时降低整流母线上的纹波电压以及储能电容上的纹波电流，提高电源可靠性。

Description

共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源

技术领域

本实用新型涉及臭氧发生器电源，尤其是针对大型臭氧发生器的高功率电源。

背景技术

由于臭氧的强氧化性，其在自来水处理、污水处理、除臭脱色等行业得到了广泛应用。目前国内大都采用介质阻挡放电技术作为工业化产生臭氧的方法，现有的大型臭氧发生器主要由供电系统、气源系统、冷却水系统、发生器腔体和控制系统构成。 

供电系统是臭氧发生器的核心部分之一，由变频电源、升压变压器和谐振电感组成，其中变频电源将工频输入变换为高频输出，升压变压器实现升压与隔离，谐振电感与介质阻挡放电单元形成串联谐振。对于变频电源输出而言，升压变压器、谐振电感和介质阻挡放电管三者的等效电路可视为其负载。 

对于现有的大型臭氧发生器而言，由于其功率大，因此，在实际应用中，把臭氧发生器的所有放电单元均分为若干个放电单元集合，每个放电单元集合配套一个谐振电感以及一个升压变压器，构成若干相负载。所述每相负载均包含一个放电单元集合、一个谐振电感以及一个升压变压器。所述供电系统一般包括若干台相同的变频电源，每台变频电源与每相负载单独连接，即每台变频电源分别单独对一个放电单元集合供电。如图1中所示，每台变频电源的主电路由整流电路、单相逆变电路和单相逆变电路控制器构成。所述各台变频电源的主电路中，所述单相逆变电路的直流输入端口与整流电路的输出端连接，所述单相逆变电路控制器的控制信号输出端口连接到所述单相逆变电路的控制信号输入端口上，所述单相逆变电路的交流输出端口与一相负载连接。

应用上述供电方案的现有大型臭氧发生器中，对臭氧发生器的供电调节基本上都是通过逐个调节所述各个变频电源中单相逆变电路的运行参数来实现，包括调节所述每个单相逆变电路输出电压的频率值、脉冲宽度值和脉冲密度值。

现有技术中，在臭氧发生器调试完成投入运行之后，在需要调节臭氧发生器的臭氧浓度与产量的情况下，常用的技术手段是使每个单相逆变电路输出电压频率值和脉冲宽度值保持不变或微调，而通过调节每个单相逆变电路输出的脉冲密度值来调节输出到每个放电单元集合的功率，进而调节臭氧发生器产生臭氧的浓度与产量。

上述调节方式相较于其他方式的最显著优点在于功率调节线性度高，但其缺陷在于：

1. 脉冲密度调节属于低频间歇工作方式，如图2所示，单相逆变电路的输出是间歇式的，在其一个脉冲密度调制周期内中有一部分时间段中所述单相逆变电路是无功率输出的，这就会造成整流电路工频输入侧较高谐波电流、整流母线上较高纹波电压以及储能电容上较高纹波电流。

2. 上述1中所述的整流电路工频输入侧较高谐波电流、整流母线上较高纹波电压以及储能电容上较高纹波电流的缺陷会导致向电网注入大量谐波，对电网造成污染，同时加速储能电容的老化，缩短其使用寿命，降低电源可靠性。

因此，急需一种新的能消除或降低整流电路工频输入侧谐波电流、整流母线上纹波电压以及储能电容上纹波电流的变频电源来解决或改善上述问题。。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新的变频电源主电路结构和新的逆变电路控制策略，可极大降低臭氧发生器在脉冲密度调制方式下的工频输入侧谐波电流，同时可降低整流母线上的纹波电压以及储能电容上的纹波电流。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源，包括整流电路1，其特征在于：还包含若干相单相逆变电路2和一个多相逆变电路交错输出控制器4；所述每一相单相逆变电路2的直流输入端口并联连接在共用的整流电路1输出端，每一相单相逆变电路2的交流输出端口分别单独与一相负载3连接，所述多相逆变电路交错输出控制器的各路控制信号输出端口分别与各单相逆变电路的控制信号输入端口连接。

本实用新型的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源在与大型臭氧发生器连接时是这样应用的：把一台大型臭氧发生器的所有放电单元均分为若干个放电单元集合，每个放电单元集合包含若干个放电单元，所述每个放电单元集合配置一个谐振电感和一个升压变压器，构成若干相负载，所述若干相负载共用一个本实用新型所述的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源。

为了更好的技术效果，本实用新型的技术方案还可以具体为以下技术特征：

1.    所述多相逆变电路交错输出控制器输出的各路控制信号时序之间在脉冲密度调制周期内为交错关系。

2.    所述多相逆变电路交错输出控制器输出的各路控制信号时序之间在脉冲宽度调制周期内为交错关系。

3.    所述多相逆变电路交错输出控制器输出的各路控制信号时序之间在脉冲密度调制周期内和脉冲宽度调制周期内为交错关系。

采用本实用新型技术方案的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源具有如下优点：

1. 本实用新型的多相逆变电路交错输出控制器的控制信号输出端口分别连接到各单相逆变电路的控制信号输入端口上，各路控制信号时序之间在脉冲密度调制周期内和/或脉冲宽度调制周期内为交错关系，达到从共用整流电路汲取功率和高频电流的交错平均化效果，从而减小整流电路工频输入侧的电流谐波，同时降低整流母线上的纹波电压以及储能电容上的纹波电流。

2. 本实用新型中，供电电源中，所述整流电路的输出端与各单相逆变电路直流输入端口连接，构成多个单相逆变电路共用一个整流电路和一个多相逆变电路控制器的主电路结构，各单相逆变电路的交流输出端分别连接一相负载，使一个大型臭氧发生器只需要配置一个整流电路和一个逆变电路控制器，简化电源的电路结构，减少电源电路中的元件数量，使本实用新型的供电电源容易生产、制造和安装及维护，有效降低设备的生产。

3. 本实用新型中，由于简化了电源的电路结构，减少电源电路中的元件数量，提高了设备的稳定性和可靠性，能减少维护的几率和维护成本。

附图说明

图1是现有技术中的用于臭氧发生器的电源电路结构示意图；

图2是图1中所示的现有技术中的臭氧发生器的电源中各单相逆变电路输出电压在脉冲密度周期内和在脉冲宽度周期内的波形示意图；

图3是本实用新型的臭氧发生器电源的单相逆变电路个数为三的实施例电路结构示意图；

图4是图3中所示的本实用新型一个实施例的三相逆变电路输出电压在脉冲密度调制周期内交错的波形示意图；

图5是图3中所示的本实用新型一个实施例的三相逆变电路输出电压在脉冲宽度调制周期内交错的波形示意图。

图1-5中， 1为整流电路，2为单相逆变电路，3为负载，4为多相逆变电路交错输出控制器，5为单相逆变电路控制器。

具体实施方式

结合附图3-5和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明。

图3是基于本实用新型逆变电路相数为三的臭氧发生器电源实施例。

本实施例中，把一台大型臭氧发生器的所有放电单元均分为三个放电单元集合，每个放电单元集合包含三个放电单元。所述每个放电单元集合配置一个谐振电感和一个升压变压器，构成若干相负载，所述三相负载共用一个本实用新型所述的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源。

所述共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源包括一套由晶闸管构成的共用整流电路1、三个由绝缘栅双极型晶体管构成的H桥单相逆变电路2以及一个多相逆变电路交错输出控制器4；所述三个单相逆变电路2的直流输入端口均并联连接在共用的整流电路1的输出端，每一相单相逆变电路2的交流输出端口分别与一相负载3连接；所述多相逆变电路交错输出控制器4至少具有三个控制信号输出端口，多相逆变电路交错输出控制器4上的每个控制信号输出端口与一个单相逆变电路2的控制信号输入端口连接。所述每相负载3由若干个放电单元、一个谐振电感和一个升压变压器组成，所述放电单元、谐振电感和升压变压器的连接方式图3中省略。

图4是本实用新型实施例三相逆变电路输出电压在脉冲密度调制周期内交错的波形示意图。脉冲密度调制周期一般在数十毫秒至数百毫秒之间取一固定值，一个周期划分为有功率输出阶段和无功率输出阶段，在有功率输出阶段内有若干个正负交错的脉冲输出，在无功率输出阶段内逆变电路输出电压为零。有功率输出阶段的时长除以脉冲密度调制周期即为脉冲密度值，调节该值便可调节电源输出功率以及臭氧浓度与产量。

在一个脉冲密度调制周期时序内，三个单相逆变电路的有功率输出阶段之间依次错开120度，这样三相逆变电路从共用整流电路上汲取的功率叠加后达到平均化效果，而非间歇性功率汲取，从而减小整流电路工频输入侧的电流谐波，同时降低整流母线上的纹波电压。

一个脉冲密度调制周期内的三相逆变电路交错输出由多相逆变电路交错输出控制器控制。

图5是本实用新型实施例三相逆变电路输出电压在脉冲宽度调制周期内交错的波形示意图。脉冲宽度调制周期一般在数百微秒内取一固定值，脉冲密度值为正负有效电压除以脉冲宽度调制周期，一般通过调节该值来设定臭氧发生器工作电压。

在一个脉冲宽度调制周期时序内，三相逆变电路的正负有效电压之间依次错开120度，这样三相逆变电路从共用整流电路上汲取的高频电流叠加后达到平均化效果，从而降低储能电容上的纹波电流。

本实施例中，把一台大型臭氧发生器的所有放电单元均分为三个放电单元集合，每个放电单元集合配置一个谐振电感和一个升压变压器，构成三相负载，所述三相负载配置一个本实用新型所述的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源。

而当臭氧发生器的放电单元数量众多情况下，则可以把一台大型臭氧发生器的所有放电单元均分为若干个一级放电单元集合，再把每个一级放电单元集合所包含的所有放电单元均分为若干个二级放电单元集合，配置与所述一级放电单元集合数量相同的本实用新型所述的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源，每个共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源对一个一级放电单元集合供电中包含的若干个二级放电单元集合供电，此时，所述若干个二级放电单元集合作为所述共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源的若干相负载与其连接。

本实用新型的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源，可以应用在大型的臭氧发生器领域或其他需要分组供电的领域。

以上所述为本实用新型的较佳实施例，凡依据本实用新型申请专利范围所做的均等变化，皆应属于本实用新型涵盖范围。 

Claims (4)

1.一种共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源，包括整流电路（1），其特征在于：还包含若干相单相逆变电路（2）和一个多相逆变电路交错输出控制器（4）；所述每一相单相逆变电路（2）的直流输入端口并联连接在共用的整流电路（1）输出端，每一相单相逆变电路（2）的交流输出端口分别单独与一相负载（3）连接，所述多相逆变电路交错输出控制器的各路控制信号输出端口分别与各单相逆变电路的控制信号输入端口连接。

2.如权利要求1所述的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源，其特征在于：所述多相逆变电路交错输出控制器输出的各路控制信号时序之间在脉冲密度调制周期内为交错关系。

3.如权利要求1所述的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源，其特征在于：所述多相逆变电路交错输出控制器输出的各路控制信号时序之间在脉冲宽度调制周期内为交错关系。

4.如权利要求1所述的共用整流电路的多相逆变电路交错输出臭氧发生器电源，其特征在于：所述多相逆变电路交错输出控制器输出的各路控制信号时序之间在脉冲密度调制周期内和脉冲宽度调制周期内为交错关系。