CN204271919U - 一种ifd净化装置的适配电源 - Google Patents

Abstract

IFD净化装置的适配电源，包括依次连接的三相整流桥、滤波电容、IGBT全桥逆变电路、高频升压变压器、高压整流硅堆；高压整流硅堆输出端是适配电源的直流高压输出，另设有电压反馈电路、控制电路和PWM波控制电路，电压反馈电路连接高压整流硅堆输出端后再连接控制电路至PWM波控制电路，PWM波控制电路输出接IGBT全桥逆变电路的脉宽控制端。

Description

一种IFD净化装置的适配电源

技术领域

本实用新型涉及高压电源，更具体地说，是一种能够实现IFD多模块化控制的电源技术装置。

背景技术

IFD技术，英文全称为Intense Field Dielectric是指利用电介质材料为载体的强电场。电介质材料形成蜂窝状的空微通道，电介质包裹电极片，在通道内形成强烈的电场。它对空气中运动的带电微粒施加巨大的吸引力，在仅产生最小气流阻抗的同时能够吸附几乎100％的空气中运动微粒，对PM2.5等颗粒污染物去除效果尤为显著。同时可将附着在颗粒物上的细菌、微生物等收集并在强电场中杀灭，即高效除菌功能。

目前市场上应用的静电高压电源只控制电压和功率的要求，针对IFD的使用还存在以下一些问题：

⑴IFD电源需要高适配的电压和电流参数，没有全向的控制，对IFD净化效率和臭氧的产生量无法精确控制。

(2)基于IFD的电源要求，只能够独立配备电源，对多模块组合控制无法满足要求。

(3)基于IFD电源的要求，独立配备电源会造成电路连接复杂，成本大幅提升。

实用新型内容

本实用新型目的是，提供一种IFD净化装置的适配电源，解决高压适配电源具有统一性和兼容性，能提供高适配的电压和电流参数，有全向的控制，对IFD净化效率和臭氧的产生量可以进行精确控制。

为了达到上述目的，本实用新型技术方案是：IFD净化装置的适配电源，包括依次连接的三相整流桥、滤波电容、IGBT全桥逆变电路、高频升压变压器、高压整流硅堆；高压整流硅堆输出端是适配电源的直流高压输出，另设有电压反馈电路、控制电路和PWM波控制电路，电压反馈电路连接高压整流硅堆输出端后再连接控制电路至PWM波控制电路，PWM波控制电路输出接IGBT全桥逆变电路的脉宽控制端。

PWM波控制电路采用集成电路CA3525，提供可控的驱动信号,使输出电压、电流值变为可控。

IGBT全桥逆变电路工作在PWM控制方式，选用2个IGBT模块作为开关型全桥直-交变逆变器,每个IGBT模块中的2个功率管分别由输出的2个相位差180°的驱动信号,经光电隔离后进行门极驱动。脉宽可调的控制方式的主要优点为逆变器通过脉宽调制即可调节输出功率,并且逆变器工作在较高频率时,其产生的开关损耗较小,这在功率大的应用场合是很重要的。当输出电流大于设定值时,驱动脉冲信号变窄,从而使输出功率变小,输出电压、电流随之减小,通过调节脉冲宽度控制直流高压发生器的输出电压值,达到使之小于闪烁电压的目的。

控制电路采用DSP芯片，电压反馈电路采用光耦电路HCNR201。

本实用新型的关键技术在于：(1)直流高压的检测：必须对输出电压进行检测实现闭环控制，才能确保在不同负载情况下保证输出电压的稳定性；(2)闭环控制：由于高压直流输出连接的负载不同，会造成输出电压的波动，因此必须在控制环节增加对电压的可调控制，才能满足适配器具有统一性和兼容性，而目前的技术均针对单一负载进行设计；(3)输入侧的直流控制：需要在传统的拓扑结构增加在输入侧直流部分的控制环节，才能适应不同负载时的输出电压的调节，从而保证在单个或者多个模块时电源的适用性；(4)关键参数的选择：中高频变压器的参数设计、倍压电路参数设计、输入侧直流电容、逆变电路的开关器件的选择等。

本实用新型技术方案带来的有益效果，与现有技术相比，本电源可由用户根据除尘要求调节,所以使用范围很广,理想状态下,在除尘电压0～12kV,除尘电流0～200mA范围可调,而且输出电压幅值能快速跟踪尘埃情况自动调节,无需人工干预。这种采用直流高压叠加高频电压的电源,有利于除尘,并提高了IFD除尘器工作平均场强,同时采用高频逆变电路,使电源体积减小,质量减轻,除尘效果更好。

1、高效性，根据除尘量自动调节电源，完全适配多模块净化装置；

2、智能化，本电源可根据除尘要求调节，输出电压幅值能快速跟踪尘埃情况自动调节,无需人工干预；

3、实验表明，设计的静电除尘用高频高压电源运行稳定可靠，能够满足静电除尘的要求，具有较好的实用价值；

4、本实用新型方法简单易行，设备结构简单，制造方便；

5、本实用新型的所有部件均可以在现有的技术条件下实现。

附图说明

图1为本实用新型高压静电适配电源原理结构图。

图2为静电除尘用IFD高频高压电源的主电路结构框图。

图3IFD电源适配连接图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

典型电路原理如图1所示。图2为静电除尘用IFD高频高压电源的主电路结构框图。主电路主要由三相整流桥、滤波电容、IGBT全桥逆变电路、高频升压变压器、高压整流硅堆组成。图3中各IFD适配电源模块连接至供电电源。

其中整流桥采用三相不可控整流模块；滤波电容C1用来降低交流脉动波纹系数，使输出的直流更加平滑，同时吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源传入的干扰；本系统要求逆变器输出频率为20kHz，容量为40W，所以逆变器的功率开关管采用IGBT(绝缘栅双极晶体管)，它集成了MOSFET的快速性和GTR的大容量的优点，满足本系统的要求；高频升压变压器的额定输出电压达12kV，额定输出电流达20mA，经过高压硅堆为负载提供直流电。

在采样电路中，为了避免各种干扰信号随着被测量信号进入DSP控制系统，造成控制系统的不稳定以及采样精度的降低，同时也为了DSP控制系统和主电路系统之间实现很好的隔离，本装置电压反馈电路采用美国HP公司推出的高精度线性光耦HCNR201，来进行光电隔离，它具有成本低，线性度高，稳定性好等优点。

本实用新型即高压静电除尘电源，电源由直流发生器(额定输出12kV)和脉冲电压发生器(20kHz<f<40kHz,输出峰值为12kV)组成。脉冲电压发生器的输出电压经隔直电容后和直流发生器的直流输出电压相叠加,使输出电压运行在闪烁包络线以下,同时输出电压平均值较高,保证了除尘效果。系统组成框图如图1所示。

输入滤波电路将电网存在的杂波过滤掉,同时也阻碍电源产生的杂波反馈到公共电网。市电经全桥整流并滤波后变为较平滑的直流电,再经逆变器变为高频交流电,这是该电源的核心部分,频率越高,电源体积、重量与输出功率之比越小,但由于回路参数、元器件、成本、干扰、功耗等多种因素的影响,当功率较大时,频率一般选择在20～40kHz,电源工作频率约为37kHz。PWM波控制电器采用集成电路CA3525，提供可控的驱动信号,使输出电压、电流值变为可控。高频变压器的设计是电源的难点,由于频率的升高,分布容抗变得很小,所以必须考虑足够的绝缘距离,同时原、副边匝数、回路参数与频率也必须调节到最优运行点,才能保证高频变压器工作在B-H的线性区,保证变压器原、副边的波形。

通过调节设定电压值和电流值,可以调节直流发生器的输出电压,使它低于闪烁电压,调节脉冲电压发生器的输出电流,使它稍小于闪烁时的电流。因此系统通过反馈电压来使直流输出电压恒定,通过比较设定电流值与反馈电流值来调节输出电流。用户可根据不同情况设定,扩大电源的使用范围。

图2中选用2个IGBT模块作为开关型全桥直-交变逆变器,每个IGBT模块中的2个功率管分别由输出的2个相位差180°的驱动信号,经光电隔离后进行门极驱动。逆变电路工作在PWM控制方式。当G信号变为高电平时,高频变压器的两端直接接到直流电压两端,当H信号为高电平时,高频变压器的两端反相接到直流电压两端,因此,改变驱动信号的占空比将改变输出交流电压的脉冲宽度及有效值。当驱动信号占空比为0.5时,输出电压中的基波分量最大,幅值为U01＝4Ud/π(Ud为直流电压峰值)。

脉宽可调的控制方式的主要优点为逆变器通过脉宽调制即可调节输出功率,并且逆变器工作在较高频率时,其产生的开关损耗较小,这在功率大的应用场合是很重要的。当输出电流大于设定值时,驱动脉冲信号变窄,从而使输出功率变小,输出电压、电流随之减小,通过调节脉冲宽度控制直流高压发生器的输出电压值,达到使之小于闪烁电压的目的。

电源采用CW3525A产生逆变所需的驱动信号,CW3525A增加了欠压锁定、软启动等电路,其输出采用图腾柱输出结构,可以更快的关断。

脉冲电压发生器工作在恒流工作方式,电流反馈端(电流已转换为电压信号)输入到误差比较放大器的反相端IN-与误差比较放大器的同相端IN+的设定电压值作比较,IN+和IN-电压经CW3525A内的误差放大器比较放大后输出小于6V的电压,这时将该电压和峰值为6V的三角波进行比较,就可以根据IN-的反馈电流幅值输出不同占空比的驱动信号,对不同的情况都能工作在恒流方式下。当发生火花放电时,直流高压发生器通过测量电源输出电流值,利用微处理器调节电压设定值,降低直流高压发生器的输出电压,使火花放电消失,当除尘实际电流值小于设定电流值时,微处理器增加电压设定值,使直流高压发生器的输出电压增加。

Claims (4)

1.IFD净化装置的适配电源，其特征是：包括依次连接的三相整流桥、滤波电容、IGBT全桥逆变电路、高频升压变压器、高压整流硅堆；高压整流硅堆输出端是适配电源的直流高压输出，另设有电压反馈电路、控制电路和PWM波控制电路，电压反馈电路连接高压整流硅堆输出端后再连接控制电路至PWM波控制电路，PWM波控制电路输出接IGBT全桥逆变电路的脉宽控制端。

2.根据权利要求1所述的IFD净化装置的适配电源，其特征是：PWM波控制电路采用集成电路CA3525。

3.根据权利要求1所述的IFD净化装置的适配电源，其特征是：IGBT全桥逆变电路选用2 个IGBT模块作为开关型全桥直-交变逆变器,每个IGBT 模块中的2 个功率管分别由输出的2 个相位差180°的驱动信号,经光电隔离后进行门极驱动。

4.根据权利要求1所述的IFD净化装置的适配电源，其特征是：控制电路采用DSP芯片，电压反馈电路采用光耦电路HCNR201。