CN206250983U - 臭氧发生器用pwm逆变大功率电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种臭氧发生器用PWM逆变大功率电源，与外部电源相对应，包括与外部电源连接的电源输入接口，电源输入接口连接整流装置，整流装置连接电解支撑电容，电解支撑电容连接稳流电抗，稳流电抗连接PWM调节器，PWM调节器连接逆变电路，逆变电路连接谐振电抗器，谐振电抗器连接高压变压器，高压变压器连接臭氧发生器。本实用新型设计合理，根据介质和臭氧放电室而设计的与之相匹配的专用电源，IGBT属大功率精密器件，工作压降低，过载特性好，输出功率大，用于大功率电源时的可靠性极高，能很好地满足臭氧发生器对电源的需要，适于推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种臭氧发生器用PWM逆变大功率电源。
背景技术
臭氧广泛用于工业化自来水处理、化工氧化、污废水处理及除臭、去色与消毒等领域，工业化臭氧生产大都采用介质阻挡放电(DielectricBarrier-BasedDischarge，简称DBD)方式，介质阻挡放电作为臭氧的主要工业化生产方法，在实际工程中得到了广泛的应用。采用DBD原理工作的臭氧发生室由高压电极、低压电极、绝缘介质层和介质层与高压电极之间的气隙构成。其工作原理可概述为：数千伏的交变电压施加于发生器高、低压电极上，当作用于发生器内气隙的电压达到或超过气隙击穿电压(称为放电维持电压Uz)时，在气隙中形成大量微放电，电离其中的干燥空气或氧气产生臭氧，称为放电阶段。而当作用于气隙的电压低于放电维持电压时，气隙不能被击穿无臭氧产生，称为充电阶段。臭氧发生器系统主要由电源、臭氧发生室、气源系统、控制系统组成，电源的作用就是提供臭氧发生室正常工作的高压电场。
由于臭氧发生室的负载特性比较特殊，在工作过程中负载特性变化很大，因此要求电源对负载的适应性要足够强，否则就会因为负载放电与不放电时产生的差异而导致电源故障，并且因为大功率臭氧电源采用大量开关性器件及电感、电容等非线性器件，会导致设备功率因数低、谐波高，不利于设备的安全经济运行，并且会对公用电网产生很大的影响。用于臭氧发生器的供电电源，其性能的好坏直接影响到臭氧的浓度和产生臭氧的效率以及整机设备的质量，对客户的生产持续性与经济型有重大影响。研制满足高功率、高稳定性、高电源参数的臭氧发生器装置用的供电电源是臭氧发生器中的关键技术。
对于大功率直流调压式臭氧发生器电源，因为多采用三相可控整流技术，其本质是通过控制对应晶闸管的导通角来控制直流电压的大小，从而改变高压变压器的输入电压一次来达到改变发生室投加功率的目的。因为采用三相可控整流的技术，这决定了在低功率运行时受低导通角的影响整机的功率因数会比较低，并且电压电流谐波很高。逆变部分采用不可关断的可控硅设计，容易造成逆变失败，增加设备故障率，并且设备体积及发热量大。
所以，对于技术人员来说，亟待解决的问题是开发出一种臭氧发生器用PWM逆变大功率电源，设计合理，根据介质和臭氧放电室而设计的与之相匹配的专用电源，IGBT属大功率精密器件，工作压降低，过载特性好，输出功率大，用于大功率电源时的可靠性极高，能很好地满足臭氧发生器对电源的需要，适于推广。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供了一种臭氧发生器用PWM逆变大功率电源，设计合理，根据介质和臭氧放电室而设计的与之相匹配的专用电源，IGBT属大功率精密器件，工作压降低，过载特性好，输出功率大，用于大功率电源时的可靠性极高，能很好地满足臭氧发生器对电源的需要，适于推广。
为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：
臭氧发生器用PWM逆变大功率电源，与外部电源相对应，其特征在于：包括与外部电源连接的电源输入接口，电源输入接口连接整流装置，整流装置连接电解支撑电容，电解支撑电容连接稳流电抗，稳流电抗连接PWM调节器，PWM调节器连接逆变电路，逆变电路连接谐振电抗器，谐振电抗器连接高压变压器，高压变压器连接臭氧发生器。
作为一种改进，所述整流装置为6相12脉冲整流器。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型设计合理，根据介质和臭氧放电室而设计的与之相匹配的专用电源，IGBT属大功率精密器件，工作压降低，过载特性好，输出功率大，用于大功率电源时的可靠性极高，能很好地满足臭氧发生器对电源的需要，适于推广。
同时下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型一种实施例的原理框图。
具体实施方式
实施例：
如图1所示，臭氧发生器用PWM逆变大功率电源，与外部电源相对应，其特征在于：包括与外部电源连接的电源输入接口，电源输入接口连接整流装置，整流装置连接电解支撑电容，电解支撑电容连接稳流电抗，稳流电抗连接PWM调节器，PWM调节器连接逆变电路，逆变电路连接谐振电抗器，谐振电抗器连接高压变压器，高压变压器连接臭氧发生器。
在本实施例中：
整流装置为6相12脉冲整流器。当整流装置功率进一步加大时，所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随之加大，为减轻干扰，本实施例中采用多重化整流电路。整流装置中利用二次绕组接法的不同，使两组三相交流电源间相位错开30°，从而使输出整流电压Ud在每个交流电源周期中脉动12次，故该电路为12脉波整流电路。整流装置不仅可减少输入电流谐波，也可减小输出电压中的谐波并提高纹波频率。该整流装置输入为电网电压380V输出为500V，分别采用星角接法。同时因为采用两路整流串联的方式，因此整流装置输出电压高，在同样功率下可以降低设备损耗。
电解支撑电容：该处电容作为贮能元件，用以缓冲无功能量，为逆变器负载提供无功功率。为适应负载瞬间放电电流大、频率高的特性，此处选用多个电解电容并联的形式。电解电容具有容量大、体积小、热阻低、耐电流冲击能力强等优点。
稳流电抗：为补偿负载的容性特性，此处专门设置补偿电感，通过补偿电感L与臭氧发生室的等效电容C串联，形成LC等效串联回路。因为设备瞬间工作电流大，因此采用空气电感防止电感饱和，电感的选择必须与负载匹配，否则会导致整机工作频率失调，达不到理想状态。
PWM调节器：PWM调制方法就是通过适时调整输出频率及电压，使负载始终工作在最高功率因数，提高电源利用率，减少发热量。PWM调节器的控制方法的基本思路是：控制电路通过霍尔电流传感器检测电流相位，同时电压传感器检测输出电压相位，当相位不同时，通过特殊的算法增大或减小输出频率，调整输出频率，寻找电压相位和电流相位重合点，从而提高电源工作效率。其主要优点是：功率器件为IGBT控制简单可靠，开关损耗小，易于实现数字化控制。
高压变压器：用于传递功率和使电子功率电路的输出与放电室匹配，由于放电室在整个工作过程中，负载不仅在数值上变化很大，其特性也随着起辉或正常工作时的状态不同而改变，从而要求变压器有做特殊工艺来平衡上述变化。
本实用新型的整流部分采用12相升压整流且直流电压可0-2000伏设计调节，并将其应用于臭氧专用电源，提高整机的功率因数及降低谐波。
本实用新型采用负载变压器初级串联谐振电感的方式，使负载与补偿电感形成串联LC以此达到改变谐振频率，增加负载功率因数，提高电源利用率，降低发热量。
本实用新型全IGBT逆变PWM调节技术，输出电压、频率全部可调，并可通过恒流模式稳定输出电流，减小负载因温度、压力变化而产生的对电流的冲击。
本实用新型设计合理，根据介质和臭氧放电室而设计的与之相匹配的专用电源，IGBT属大功率精密器件，工作压降低，过载特性好，输出功率大，用于大功率电源时的可靠性极高，能很好地满足臭氧发生器对电源的需要，适于推广。
本实用新型不局限于上述的优选实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或者相近似的技术方案，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.臭氧发生器用PWM逆变大功率电源，与外部电源相对应，其特征在于：包括与外部电源连接的电源输入接口，电源输入接口连接整流装置，整流装置连接电解支撑电容，电解支撑电容连接稳流电抗，稳流电抗连接PWM调节器，PWM调节器连接逆变电路，逆变电路连接谐振电抗器，谐振电抗器连接高压变压器，高压变压器连接臭氧发生器。
2.根据权利要求1所述的臭氧发生器用PWM逆变大功率电源，其特征在于：所述整流装置为6相12脉冲整流器。
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