CN209283115U - 直流长弧氙灯电源控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流长弧氙灯电源控制器，包括电源，所述电源的输入与三相整流模块的输入连接，所述三相整流模块的输出与BUCK降压模块的输入连接，所述BUCK降压模块的输出与逆变模块的输入连接，所述逆变模块的输出与高频变压器降压模块的输入连接。本实用新型的有益效果是，智能化程度高，安全节能，使用寿命长。

Description

直流长弧氙灯电源控制器

技术领域

本实用新型涉及电源控制领域，特别是一种直流长弧氙灯电源控制器。

背景技术

本项目所述直流长弧氙灯主要应用于氙灯老化机，氙灯老化机又名“阳光辐射防护试验装置”，根据试验标准与方法分为三种，风冷氙灯(LP/SN-500)、水冷氙灯(LP/SN-500)、台式氙灯(TXE)，其区别在于试验的温度、湿度、精度、时间等。是老化试验箱系列中不可或缺的一种检测仪器。采用能模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波，可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验。

氙灯老化机采用能模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波，可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验。CLM-SN型氙灯试验箱可用于新材料的选择、改进现有材料或评估材料组成变化后耐用性的变化试验，可以很好的模拟在不同环境条件下，材料暴露在阳光下所产生的变化。

现有技术主要有两种实现方式：

1、普通开关电源驱动，长弧氙灯触发电压高，维持电压高，但工作电压低，采用普通开关电源驱动时，由于启动时的空载电压较低，导致需要触发电压较高的触发器才可将氙灯点亮，一般需要60KV。高压触发时容易产生反电动势，导致开关电源被击穿，同时触发器也容易损坏。

2、工频变压器驱动，工频变压器体积大，重量大，热量高，效率低，控制电路复杂，这种驱动方式已逐步停止使用。

3、以上两种驱动方式均不能支持远程控制，不支持现场工业控制总线，导致应用大型控制系统时，接线复杂，外部要用很多继电器接触器辅助完成控制逻辑。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种直流长弧氙灯电源控制器。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种直流长弧氙灯电源控制器，包括电源，所述电源的输入与三相整流模块的输入连接，所述三相整流模块的输出与BUCK降压模块的输入连接，所述BUCK降压模块的输出与逆变模块的输入连接，所述逆变模块的输出与高频变压器降压模块的输入连接，所述高频变压器降压模块的输入与后级整流模块的输入连接，所述后级整流模块的正极通过触发器连接长弧灯管的一端，长弧灯管的另一端与后级整流模块的负极连接，所述电源通过缺项及电网电压检测模块与MCU控制模块输入端口连接，所述MCU 控制模块的输入/输入端口与倍压整流及控制模块连接，所述倍压整流及控制模块的输入与高频变压器降压模块连接，所述倍压整流及控制模块的倍压正极与后级整流模块的正极连接，所述倍压整流及控制模块的倍压负极与后级整流模块的负极连接，所述倍压整流及控制模块的触发器控制端口与触发器连接，所述三相整流模块的通过辅助开关电源模块与MCU控制模块输入/输出端口连接，所述BUCK降压模块分别通过前级温度检测模块和脉冲宽度调制器一与MCU控制模块输入端口连接，所述三相整流模块与BUCK降压模块之间的母线上设有母线电压检测模块，所述BUCK降压模块与逆变模块之间的母线上设有前级电流检测模块，所述母线电压检测模块和前级电流检测模块分别与MCU 控制模块输入端口连接，所述逆变模块分别通过脉冲宽度调制器和后级温度检测模块与MCU控制模块输入/输出端口连接，所述逆变模块与高频变压器降压模块之间的母线上连接有输出电压及电流检测模块，所述输出电压及电流检测模块与MCU控制模块输入端口，所述高频变压器降压模块通过倍压控制器与MCU控制模块输入/输出端口连接，所述MCU控制模块输入/输出端口分别连接RS通讯模块和人机交互界面，所述MCU控制模块上还连接有数字输入端子、数字输出端子、模拟输入端子和模拟输出端子。

所述三相整流模块用于将单相220V输入的交流电整流成直流电，经电容稳压平波之后，供给电压变换模块。

所述逆变模块为H桥式驱动电路，将前端BUCK降压模块调整好的直流电转化为高频交流电。

所述高频变压器降压模块将逆变模块输出的交流电经过高频变压器后，再由D1,D2两个二极管构成全波整流电路，整流后直流电经C5 滤波，D7高压隔离后与倍压电路的输出连接，D7为高压二极管，用于防止倍压电路输出的高压击穿整流二极管D1和D2，倍压整流的输入取自D2的前端，其所串联的继电器常开触点用于启动或断开倍压电路。

所述BUCK降压模块采用BUCK拓扑结构。

利用本实用新型的技术方案制作的直流长弧氙灯电源控制器，为 UV灯管提供一个稳定可靠，功率可调，具备通信及远程控制功能的智能变频电源，故障智能诊断，效率可达到95％，功率因数达0.99，安全，节能。

附图说明

图1是本实用新型所述直流长弧氙灯电源控制器的电路连接示意图；

图2是本实用新型所述三相整流模块的电路图；

图3是本实用新型所述BUCK降压模块的电路图；

图4是本实用新型所述逆变模块的电路图；

图5是本实用新型所述高频变压器降压模块的电路图；

图中，1、电源；2、三相整流模块；3、BUCK降压模块；4、逆变模块；5、高频变压器降压模块；6、缺项及电网电压检测模块；7、MCU控制模块； 8、辅助开关电源模块；9、前级温度检测模块；10、母线电压检测模块； 11、脉冲宽度调制器(PWM2)；12、后级温度检测模块；13、输出电压及电流检测模块；14、倍压控制器；15、RS485通讯模块；16、人机交互界面；17、数字输入端子；18、数字输出端子；19、模拟输入端子；20、模拟输出端子；21、触发器；22、长弧灯管；23、倍压整流及控制模块；24、后级整流模块；25、脉冲宽度调制器一(PWM1)；26、前级电流检测模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行具体描述，如图1-5所示，缺相及电网电压检测：为防止电源前端的接触器，空开等故障造成二次故障，对输入电源的检测非常重要。若电源缺相，输入三相电整流后会产生巨大的波谷，使调压回路不能产生稳定的输出电压，导致输出异常，灯管闪烁等问题。缺相保护电路将三相交流电分压后，通过信号二极管整流，再由光电隔离后送入MCU，MCU实时采集该电压，为低电平时即是缺相。

辅助开关电源：辅助开关电源为单端反激式开关电源，用于输出 5V,+12V,-12V,24V等电压，为系统的其它设备供电。

PWM驱动与保护：PWM-1和PWM-2分别是BUCK降压模块及H桥逆变模块的驱动信号，与此信号连接的是驱动与保护电路。IGBT(绝缘栅双极性晶体管)是一种用MOS来控制的晶体管的新型电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点。因而广泛应用在逆变电路中。IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差，一量出现意外就会使它损坏，为此必须对IGBT进行相关保护，IGBT驱动与保护模块提供了此保护功能。

电流，电压及温度检测模块：UV智能变频电源是一个基于功率调节负反馈的电源调节系统，电压电流之检测为驱动算法提供了反馈通道，温度检测模块用于检测IGBT模块的温度，当环境温度过高，导致 IGBT模块温升超过安全运行温度时，能够自动关闭输出，并输出报警信号。

数字，模拟量输入输出模块：此部分接口为用户提供了外部控制的命令及给定通道。用户可通过开关按钮，PLC等设备搭建控制系统。

通信接口：机器标配了RS485通信接口，支持MODBUS RTU通信协议，机器的控制指令，功率给定等通道可完全由RS485通信命令控制。大部分内部参数可在线编辑，方便与触摸屏，DCS系统等联机通信。同时，机器还支持扩展CAN总线接口及TCP/IP接口，方便用户进行高速数据连接。

人机界面：机器数据交互最直观的通道，液晶显示，中英文显示自由切换，可通过液晶人机界面完成机器所有参数的设置，启停控制，状态指示，故障读取，功率给定等。

MCU及外围电路：MCU是算法实现的核心模块，整机的控制算法， IO通道，通信通道等都由MCU控制，外围电路主要有复位电路，晶体振荡器，仿真与调试接口等。

本申请所述长弧氙灯是一种在管状石英泡壳内充有适量高纯度氙气、二端封有极距大于100MM的钍钨、钡钨或铈钨电极的氙灯，长弧氙灯激发电压高，一般需要达到30000V以上才能击穿氙灯的阴阳两极，因此需要外部触发器来形成这个触发高压。本项目所述直流氙灯控制器具有外部触发器的供电及控制接口。触发器产生的电压高，但维持的时间短，为使氙灯灯管点亮，还需要一个数倍于正常工作电压的维持电压，使氙灯由触发状态转换为正常工作状态。维持电压由倍压电路提供。氙灯转换为正常工作状态后，断开倍压电路的控制继电器，使倍压电路停止工作

上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直流长弧氙灯电源控制器，包括电源(1)，其特征在于，所述电源的输入与三相整流模块(2)的输入连接，所述三相整流模块的输出与BUCK降压模块(3)的输入连接，所述BUCK降压模块的输出与逆变模块(4)的输入连接，所述逆变模块的输出与高频变压器降压模块(5)的输入连接，所述高频变压器降压模块的输入与后级整流模块(24)的输入连接，所述后级整流模块的正极通过触发器(21)连接长弧灯管(22)的一端，长弧灯管的另一端与后级整流模块的负极连接，所述电源通过缺项及电网电压检测模块(6)与MCU控制模块(7)输入端口连接，所述MCU控制模块的输入/输入端口与倍压整流及控制模块(23)连接，所述倍压整流及控制模块的输入与高频变压器降压模块连接，所述倍压整流及控制模块的倍压正极与后级整流模块的正极连接，所述倍压整流及控制模块的倍压负极与后级整流模块的负极连接，所述倍压整流及控制模块的触发器控制端口与触发器连接，所述三相整流模块的通过辅助开关电源模块(8)与MCU控制模块输入/输出端口连接，所述BUCK降压模块分别通过前级温度检测模块(9)和脉冲宽度调制器一(25)与MCU控制模块输入端口连接，所述三相整流模块与BUCK降压模块之间的母线上设有母线电压检测模块(10)，所述BUCK降压模块与逆变模块之间的母线上设有前级电流检测模块(26)，所述母线电压检测模块和前级电流检测模块分别与MCU控制模块输入端口连接，所述逆变模块分别通过脉冲宽度调制器(11)和后级温度检测模块(12)与MCU控制模块输入/输出端口连接，所述逆变模块与高频变压器降压模块之间的母线上连接有输出电压及电流检测模块(13)，所述输出电压及电流检测模块与MCU控制模块输入端口，所述高频变压器降压模块通过倍压控制器(14)与MCU控制模块输入/输出端口连接，所述MCU控制模块输入/输出端口分别连接RS485通讯模块(15)和人机交互界面(16)，所述MCU控制模块上还连接有数字输入端子(17)、数字输出端子(18)、模拟输入端子(19)和模拟输出端子(20)。

2.根据权利要求1所述的直流长弧氙灯电源控制器，其特征在于，所述三相整流模块用于将单相220V输入的交流电整流成直流电，经电容稳压平波之后，供给电压变换模块。

3.根据权利要求1所述的直流长弧氙灯电源控制器，其特征在于，所述逆变模块为H桥式驱动电路，将前端BUCK降压模块调整好的直流电转化为高频交流电。

4.根据权利要求1所述的直流长弧氙灯电源控制器，其特征在于，所述高频变压器降压模块将逆变模块输出的交流电经过高频变压器后，再由D1,D2两个二极管构成全波整流电路，整流后直流电经C5滤波，D7高压隔离后与倍压电路的输出连接，D7为高压二极管，用于防止倍压电路输出的高压击穿整流二极管D1和D2，倍压整流的输入取自D2的前端，其所串联的继电器常开触点用于启动或断开倍压电路。

5.根据权利要求1所述的直流长弧氙灯电源控制器，其特征在于，所述BUCK降压模块采用BUCK拓扑结构。