CN209345034U - 一种大气等离子激发电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型供：一种大气等离子激发电源，功率因数校正电路、全桥变换器、高压变压器；市电通过功率因数校正电路变成直流电，经全桥变换器逆变成交流电后，经过高压变压器形成大气等离子激发电压；全桥变换器的开关由微控制器产生的PWM信号控制开闭，还包括对高压变压器的输入电流和输出电压进行检测的电流检测电路和电压检测电路，电流检测电路和电压检测电路的输出接所述的微控制器，所述的微控制器根据检测的电压和电流情况产生合适的占空比的PWM信号控制全桥变换器的各开关。本实用新型中，微控制器利用对电流检测电路和电压检测电路检测高压变压器电流和电压，产生合适的占空比的PWM信号控制全桥变换器的开关，调节输出功率，保证等离子体大气输出稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源领域，特别是一种大气等离子激发电源。
背景技术
利用外加电场或高频感应电场使气体导电，称为气体放电。气体放电是产生等离子体的重要手段之一。被外加电场加速的部分电离气体中的电子与中性分子碰撞，把从电场得到的能量传给气体。电子与中性分子的弹性碰撞导致分子动能增加，表现为温度升高；而非弹性碰撞则导致激发(分子或原子中的电子由低能级跃迁到高能级)、离解(分子分解为原子)或电离(分子或原子的外层电子由束缚态变为自由电子)。高温气体通过传导、对流和辐射把能量传给周围环境，在定常条件下，给定容积中的输入能量和损失能量相等。电子和重粒子(离子、分子和原子)间能量传递的速率与碰撞频率(单位时间内碰撞的次数)成正比。在稠密气体中，碰撞频繁，两类粒子的平均动能(即温度)很容易达到平衡，因此电子温度和气体温度大致相等,这是气压在一个大气压以上时的通常情况,一般称为热等离子体或平衡等离子体。在低气压条件下，碰撞很少，电子从电场得到的能量不容易传给重粒子，此时电子温度高于气体温度，通常称为冷等离子体或非平衡等离子体。两类等离子体各有特点和用途(见等离子体的工业应用)。气体放电分为直流放电和交流放电。
目前大气等离子激发需要采用强的电场使空气分子电离(空气分子中的的外层电子由束缚态变成自由电子)，这样自由电子在形成电场的两个极之间形成通路，使两极之间产生电流。
目前，大气等离子激发电压超过15000VAC，而在产生大气等离子后保持电压将降低到8000VAC左右，目前还没有能够满足要求的电源。
实用新型内容
本实用新型针对目前不能满足大气等离子激发所需电源，提供一种大气等离子激发电源，该电源在气体激发电离时电压高达15000VAC，在气体电离以后保持在8000VAC左右。
本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种大气等离子激发电源，功率因数校正电路、全桥变换器、高压变压器；市电通过功率因数校正电路变成直流电，经全桥变换器逆变成交流电后，经过高压变压器形成大气等离子激发电压；所述的全桥变换器的开关由微控制器产生的PWM信号控制开闭及频率调整，还包括对高压变压器的输入电流和输出电压进行检测的电流检测电路和电压检测电路，所述的电流检测电路和电压检测电路的输出接所述的微控制器，所述的微控制器根据检测的电压和电流情况产生合适的占空比的PWM信号及频率控制全桥变换器的各开关。等离子辉光检测电路输出接所述的微控制器，对等离子辉光进行检查，根据辉光情况决定工作状态。
本实用新型中，微控制器利用对电流检测电路和电压检测电路检测高压变压器电流和电压，产生合适的占空比的PWM信号及频率控制全桥变换器的开关，调节输出功率，保证等离子体大气输出稳定。
进一步的，上述的大气等离子激发电源中：所述的电流检测电路通过安装在高压变压器的初级线圈上的互感器采样电流，电压检测电路的通过设置在次级线圈上的电压耦合装置采样电压。
进一步的，上述的大气等离子激发电源中：所述的全桥变换器为采用零电压开关的全桥变换器。
进一步的，上述的大气等离子激发电源中：所述的高压变压器为利用寄生电感、寄生电容实现电容、电感谐振的高压变压器。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
图1是本实用新型大气等离子激发电源原理框图。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，本实施例是一种大气等离子激发电源，它是一种开始输出15000VAC，在正常工作以后也就是大气等离子体激发以后，需要保持在8000VAC的激发电源。
如图1所示，本实施例的大气等离子激发电源与一般的高压交流电源一样，具有功率因数校正(PWR)电路、全桥变换器、高压变压器；市电通过功率因数校正电路变成直流电，经全桥变换器逆变成交流电后，经过高压变压器形成大气等离子激发电压；与目前普通的高压交流电源不同的是，本实施例中，全桥变换器为采用零电压开关的全桥变换器，利用一个微处理器产生控制软开关开合的PWM信号及频率，使各软开关实现零电压导通ZVS技术，以保证消耗最小的功耗，减少软开关发热功耗，可以有效地增加全桥变换器的寿命。本实施例中，全桥变换器的开关由微控制器产生的PWM信号及频率控制开闭，开关的时序由微处理器控制实现ZVS。还包括对高压变压器的输入电流和输出电压进行检测的电流检测电路和电压检测电路，本实施例中，电流检测电路通过安装在高压变压器的初级线圈上的互感器采样电流，而电压检测电路的则通过设置在次级线圈上的电压耦合装置采样电压。电流检测电路和电压检测电路的输出接所述的微控制器，微控制器根据检测的电压和电流情况产生合适的占空比的PWM信号及频率控制全桥变换器的各开关。
本实施例中，高压变压器为利用寄生电感、寄生电容实现电容、电感谐振的高压变压器。通过对其寄生电容和寄生电感的调节，使高压变压器形成电感谐振的高压变压器。
本实施例中，还包括对大气等离子激发电源进行保护的保护模块，利用电压检测模块检测高压变压器的电压，如果在高压输出以后500－600ms以内电压还是保持为1500V时，说明离子喷头没有正确安装，需要检查，因此，还可以有一个报警装置，当高压输出以后500－600ms以内电压还是保持为1500V时就需要报警，使工作人员来检查。
本实施例中，还包括对大气等离子辉光的检测模块，利用光敏模块检测离子喷头是否正常工作，如果电源开启后没有等离子辉光，2秒后电源会自动保护，并触发报警，使工作人员来检查。
本实施例中，还包括对气动系统的控制电路，对进气气体的压力进行检测，对气体输出进行开闭控制，使其他输出与电源功率输出进行联动。如果输入气源的压力不足，电源将进入保护状态，并触发报警，使工作人员来检查。
本实施例中，还包括对旋转电机的驱动电路，旋转电机将于电源功率输出进行联动，平时旋转电机处于休眠状态，只有开启功率的时候旋转电机才开始工作。
本实施例中，还包括显示和面板操作，面板显示可显示功率，频率和工作状态，各种报警的信息，包括气体的压力。面板操作可进行功率调整，功率开启和关断，气体流量的调整和压力报警阀值的设定。
本实施例中，还包括远程控制，远程控制可以通过RS485和RS232数字控制，也可以通过模拟口远程控制。
Claims (4)
1.一种大气等离子激发电源，功率因数校正电路、全桥变换器、高压变压器；市电通过功率因数校正电路变成直流电，经全桥变换器逆变成交流电后，经过高压变压器形成大气等离子激发电压；其特征在于：所述的全桥变换器的开关由微控制器产生的PWM信号控制开闭及频率调整，还包括对高压变压器的输入电流和输出电压进行检测的电流检测电路和电压检测电路，所述的电流检测电路和电压检测电路的输出接所述的微控制器，所述的微控制器根据检测的电压和电流情况产生合适的占空比的PWM信号及频率控制全桥变换器的各开关;等离子辉光检测电路输出接所述的微控制器，对等离子辉光进行检查，根据辉光情况决定工作状态。
2.根据权利要求1所述的大气等离子激发电源，其特征在于：所述的电流检测电路通过安装在高压变压器的初级线圈上的互感器采样电流，电压检测电路的通过设置在次级线圈上的电压耦合装置采样电压。
3.根据权利要求1所述的大气等离子激发电源，其特征在于：所述的全桥变换器为采用零电压开关的全桥变换器。
4.根据权利要求1或2或3所述的大气等离子激发电源，其特征在于：所述的高压变压器为利用寄生电感、寄生电容实现电容、电感谐振的高压变压器。
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