CN218449867U - 一种双路输出合成10kW微波发生器电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双路输出合成10kW微波发生器电源，低压交流电通过工频整流桥输入后全波整流转换为低压直流电，工频整流桥与全桥逆变电路连接，全桥逆变电路与控制电路连接，全桥逆变电路将低压直流电转变为高频交流电，全桥逆变电路与谐振电路连接，全桥逆变电路通过谐振电路谐振后将高频交流电传输至高频高压隔离变压器进行升压，高频高压隔离变压器与整流二极管组连接，升压后的交流电通过整流二极管组整流成直流电，整流二极管组与采样电路连接，采样电路与控制电路连接；采样电路将二极管组整流后的电流、电压信号进行采样，并送至控制电路闭环控制实现稳定输出；控制电路根据采样反馈的电信号对全桥逆变电路的驱动进行控制。

Description

一种双路输出合成10kW微波发生器电源

技术领域

本实用新型涉及微波发生器技术领域，尤其涉及一种双路输出合成10kW微波发生器电源。

背景技术

微波发生器应用于物料干燥、解冻、污水处理、烧结、人工合成金刚石等行业，由微波发生器电源、磁控管、微波元件及反应腔体组成。微波能量是由微波发生器产生的:微波发生器包括微波管和磁控管电源两个部分。其中磁控管电源(简称电源或微波源)的作用是把常用的交流电能变成直流电能，为磁控管的工作创造条件。磁控管是微波发生器的核心，它将直流电能转变成微波能。

微波发生器电源为磁控管供电设备，而磁控管按微波输出功率等级分为多种，3kW以上可视为大功率，如6kW、10kW、15kW。国内外传统微波发生器电源在实现微波输出功率为10kW，基本采用多个独立的微波发生器电源，以输出并联形式实现，在此情况下，每个独立电源均须用独立IC控制芯片，既增加电源体积和又增加成本。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种双路输出合成10kW微波发生器电源，双路合成10kW微波发生器电源通过单颗IC(单个核心成电路)，以驱动控制双路电源，可以减少电源体积，也能节约成本。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种双路输出合成10kW微波发生器电源，所述电源包括：工频整流桥、全桥逆变电路、谐振电路、高频高压隔离变压器、整流二极管组和控制电路，

低压交流电通过所述工频整流桥输入，所述工频整流桥将输入的低压交流电全波整流转换为低压直流电，所述工频整流桥的次级与所述全桥逆变电路连接，所述全桥逆变电路与所述控制电路连接，所述全桥逆变电路将所述工频整流桥传输的低压直流电转变为高频交流电，所述全桥逆变电路与谐振电路连接，所述全桥逆变电路通过所述谐振电路谐振后将高频交流电传输至高频高压隔离变压器进行升压，所述高频高压隔离变压器与整流二极管组连接，升压后的交流电通过整流二极管组整流成直流电，所述整流二极管组与采样电路连接，所述采样电路与所述控制电路连接；所述采样电路将所述二极管组整流后的电流、电压信号进行采样，并送至控制电路闭环控制实现稳定输出；所述控制电路根据采样反馈的电信号对全桥逆变电路的驱动进行控制，以实现稳定电压、电流输出。

进一步的，所述全桥逆变电路包括参数相同的全桥逆变电路一和全桥逆变电路二，所述工频整流桥正负极两端分别连接有全桥逆变电路一和全桥逆变电路二，所述谐振电路包括参数相同的谐振电路一和谐振电路二，所述全桥逆变电路一和所述全桥逆变电路二分别连接对应的谐振电路一和谐振电路二，所述高频高压隔离变压器包括参数相同的高频高压隔离变压器一和高频高压隔离变压器二，所述谐振电路一和所述谐振电路二分别连接有独立的高频高压隔离变压器一和高频高压隔离变压器二，所述二极管组包括参数相同的二极管组一和二极管组二，所述高频高压隔离变压器一和所述高频高压隔离变压器二分别连接独立的二极管组一和二极管组二；所述二极管组一和二极管组二串联后与采集电路并联连接。

进一步的，所述全桥逆变电路一和所述全桥逆变电路二均并联有初级储能电容一，所述初级储能电容一用于所述电源工作时，向所述电源的次级提供所需的能量。

进一步的，所述全桥逆变电路一和所述全桥逆变电路二均包括四个IGBT开关管，所述控制电路通过对全桥逆变电路中的IGBT开关管的控制实现电源的部分保护功能。

进一步的，所述全桥逆变电路和所述控制电路组成单相全桥逆变电路。

进一步的，所述谐振电路一和所述谐振电路二均包括串联的电感和并联的电容，所述全桥逆变电路将所述工频整流桥传输的低压直流电逆变为高频交流电；所述谐振电路用于使IGBT开关管工作在软开关范围内。

进一步的，所述二极管组一和所述二极管组二包括四个整流二极管，所述二极管组一和所述二极管组二串联后与高频高压隔离变压器次级的储能电容二、采集电路依次并联，所述高频高压隔离器次级的储能电容二用于向所述电源次级输出负载端提供所需的能量。

进一步的，所述采集电路包括串并联在负载端的采样电阻R1、R2和R3；

其中，电阻R1和R2对电源输出电压进行分压采样，电阻R3对电源输出电流采样，并送至控制电路闭环控制实现稳定输出。

本实用新型的技术效果和优点：

本实用新型主要通过控制电路利用单颗IC(单个核心集成电路)实现控制双路合成10kW微波发生器电源的方式。由于两路电源的逆变、变压器及整流回路中各参数基本相同，两路输出参数也基本相同，因两路输出整流后串联，相当于输出电压为单路电源的2倍，输出电流相同。实现了单个电源内部采用两路输出合成为一路的大功率输出电源的形式。

本实用新型的微波电源由阳极电源和灯丝电源组成，阳极电源为高压电源，本实用新型采用的是高频开关电源，灯丝电源为低压电源，悬浮在阳极电源之上，电位上也属于高压了，因为它悬浮在阳极高压之上。灯丝电源为磁控管灯丝预热，阳极为磁控管提供电功率，磁控管内部能量交换，将电能转换为微波能。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种双路输出合成10kW微波发生器电源的完整电路原理示意图；

图2为本实用新型一种双路输出合成10kW微波发生器电源中的电源初级回路的电路原理示意图；

图3为本实用新型一种双路输出合成10kW微波发生器电源中的电源次级回路的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为解决现有技术的不足，本实用新型公开了一种双路输出合成10kW微波发生器电源，如图1所示，所述电源包括工频整流桥、全桥逆变电路、谐振电路、高频高压隔离变压器、整流二极管组和控制电路，

低压交流电通过工频整流桥输入，工频整流桥将输入的低压交流电全波整流转换为低压直流电，工频整流桥的次级与全桥逆变电路连接，全桥逆变电路与控制电路连接，全桥逆变电路将工频整流桥传输的低压直流电逆变为高频交流电，全桥逆变电路与谐振电路连接，谐振电路用于使IGBT开关管工作在软开关范围内，减小IGBT开关管的损耗，以达到提高电源输出效率的目的。全桥逆变电路通过谐振电路谐振后将高频交流电传输至高频高压隔离变压器进行升压，高频高压隔离变压器与整流电路连接，升压后的交流电通过整流二极管组整流成直流电，整流二极管组与采样电路连接，采样电路与控制电路连接；采样电路将整流二极管组输出的电流、电压信号进行采样，并送至控制电路闭环控制实现稳定输出，控制电路根据采样反馈的电信号对全桥逆变电路的驱动进行控制，以实现稳定电压、电流输出。

其中，全桥逆变电路包括参数相同的全桥逆变电路一和全桥逆变电路二，工频整流桥正负极两端分别连接有全桥逆变电路一和全桥逆变电路二，谐振电路包括参数相同的谐振电路一和谐振电路二，全桥逆变电路一和全桥逆变电路二分别连接对应的谐振电路一和谐振电路二，高频高压隔离变压器包括参数相同的高频高压隔离变压器一和高频高压隔离变压器二，谐振电路一和谐振电路二分别连接有独立的高频高压隔离变压器一和高频高压隔离变压器二，整流二极管组包括参数相同的二极管组一和二极管组二，高频高压隔离变压器一和高频高压隔离变压器二分别连接独立的二极管组一和二极管组二；二极管组一和二极管组二串联后与采集电路并联连接。

具体的，如图2所示，380V的低压交流电从工频整流桥V1的三个初级流入，380V的低压交流电经过工频整流桥V1全波整流后转换为低压直流电。工频整流桥V1的正极次级连接全桥逆变电路一的输入端，工频整流桥V1的次级连接全桥逆变电路二的输入端。其中全桥逆变电路一和全桥逆变电路二均包括四个IGBT开关管，全桥逆变电路一的IGBT开关管分别为Q1-1、Q2-1、Q3-1和Q4-1，全桥逆变电路二的IGBT开关管分别为Q1-2、Q2-2、Q3-2和Q4-2，控制电路通过对全桥逆变电路中的IGBT开关管的控制实现电源的部分保护功能。

其中，全桥逆变电路一和所述全桥逆变电路二均并联有初级储能电容一，初级储能电容一用于所述电源工作时，向所述电源的次级提供所需的能量；且两个初级储能电容一的参数相同。其中，全桥逆变电路一输入并联连接初级储能电容一C1-1，全桥逆变电路二输入并联连接初级储能电容一C1-2。全桥逆变电路一和全桥逆变电路二均与控制电路连接，组成两个独立的单相全桥逆变电路。其中，控制电路的线束与每个IGBT开关管均连接。

经过工频整流桥V1全波整流后转换为低压直流电，送至到两路独立的全桥逆变电路一和全桥逆变电路二后转换为高频交流电。如图3所示，全桥逆变电路一和全桥逆变电路二分别连接有谐振电路一和谐振电路二，其中谐振电路一包括串联的电感L1-1和并联的电容C2-1，谐振电路二包括串联的电感L1-2和并联的电容C2-2。谐振电路一和谐振电路二分别连接独立的高频高压隔离变压器一T1和高频高压隔离变压器二T2。

两路的高频交流电分别通过各自的谐振电路一和谐振电路二，送至各自独立的高频高压隔离变压器一T1和高频高压隔离变压器二T2进行升压。高频高压隔离变压器一T1和高频高压隔离变压器二T2分别连接独立的整流二极管组一和二极管组二，其中，二极管组一包括V2-1、V3-1、V4-1和V5-1，二极管组二包括V2-2、V3-2、V4-2和V5-2。经过升压后的交流电通过各自的整流二极管组整流成直流电,二极管组一和二极管组二串联后与高频高压隔离变压器次级的储能电容二C3、采集电路依次并联。其中，高频高压隔离变压器次级的储能电容二C3用于向电源次级的输出负载端提供所需的能量，采样电路包括三个串并联在负载端的采样电阻R1、R2和R3。采样电路将整流二极管组输出的电流、电压信号进行采样，并送至控制电路闭环控制形成稳定输出，其中，输出电压由采样电阻R1、R2对电源输出电压进行分压采样，输出电流由电阻R3对电源输出电流采样，并转换为电压信号；控制电路根据采样反馈的电信号对全桥逆变电路进行控制。

电源原理:380V低压交流电经过工频整流桥V1全波整流变为低压直流电，低压直流电分为两路送至两路独立的全桥逆变电路(Q1-1～Q4-1,Q1-2～Q4-2)，将直流电转换为高频交流电，两路高频交流电分别通过各自的电感和电容(L1-1,C2-1与L1-2,C2-2)组成的谐振电路，送至各自独立的高频高压高频高压隔离变压器T1,T2进行升压，经过升压处理后的电压值，通过各自的二极管(V2-1～V5-1与V2-2～V5-2)整流成变压后的直流电。最后经过串并联在负载端的采样电阻R1，R2和R3组成的输出采样电路，对输出电压及电流进行分别采样，再传输送至控制电路实现闭环控制，且也用于实现电源稳定输出。控制电路根据采样反馈的电信号对全桥逆变电路的驱动进行控制，以实现稳定电压、电流输出。

380V的输入电压不足以使磁控管具备工作运行所需的电压电流等参数，以致于无法产生超高频电磁波，即微波，因此要经过本实用新型的电源电路使磁控管具备工作运行所需的电压电流等参数。

本实用新型主要通过控制电路利用单颗IC(单个核心集成电路)实现控制双路合成10kW微波发生器电源的方式。由于两路电源的逆变、变压器及整流回路中各参数基本相同，两路输出参数也基本相同，因两路输出整流后串联，相当于输出电压为单路电源的2倍，输出电流相同。实现了单个电源内部采用两路输出合成为一路的大功率输出电源的形式。

本实用新型的微波电源由阳极电源和灯丝电源组成，阳极电源为高压电源，本实用新型采用的是高频开关电源，灯丝电源为低压电源，悬浮在阳极电源之上，电位上也属于高压，因为它悬浮在阳极高压之上。灯丝电源为磁控管灯丝预热，阳极为磁控管提供功率，磁控管内部能量交换，将电能转换为微波能。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双路输出合成10kW微波发生器电源，其特征在于，所述电源包括：工频整流桥、全桥逆变电路、谐振电路、高频高压隔离变压器、整流二极管组和控制电路，

低压交流电通过所述工频整流桥输入，所述工频整流桥将输入的低压交流电全波整流转换为低压直流电，所述工频整流桥的次级与所述全桥逆变电路连接，所述全桥逆变电路与所述控制电路连接，所述全桥逆变电路将所述工频整流桥传输的低压直流电转变为高频交流电，所述全桥逆变电路与谐振电路连接，所述全桥逆变电路通过所述谐振电路谐振后将高频交流电传输至高频高压隔离变压器进行升压，所述高频高压隔离变压器与整流二极管组连接，升压后的交流电通过整流二极管组整流成直流电，所述整流二极管组与采样电路连接，所述采样电路与所述控制电路连接；所述采样电路将所述二极管组整流后的电流、电压信号进行采样，并送至控制电路闭环控制实现稳定输出；所述控制电路根据采样反馈的电信号对全桥逆变电路的驱动进行控制，以实现稳定电压、电流输出。

2.根据权利要求1所述的一种双路输出合成10kW微波发生器电源，其特征在于，

所述全桥逆变电路包括参数相同的全桥逆变电路一和全桥逆变电路二，所述工频整流桥正负极两端分别连接有全桥逆变电路一和全桥逆变电路二，所述谐振电路包括参数相同的谐振电路一和谐振电路二，所述全桥逆变电路一和所述全桥逆变电路二分别连接对应的谐振电路一和谐振电路二，所述高频高压隔离变压器包括参数相同的高频高压隔离变压器一和高频高压隔离变压器二，所述谐振电路一和所述谐振电路二分别连接有独立的高频高压隔离变压器一和高频高压隔离变压器二，所述二极管组包括参数相同的二极管组一和二极管组二，所述高频高压隔离变压器一和所述高频高压隔离变压器二分别连接独立的二极管组一和二极管组二；所述二极管组一和二极管组二串联后与采集电路并联连接。

3.根据权利要求2所述的一种双路输出合成10kW微波发生器电源，其特征在于，

所述全桥逆变电路一和所述全桥逆变电路二均并联有初级储能电容一，所述初级储能电容一用于所述电源工作时，向所述电源的次级提供所需的能量。

4.根据权利要求2或3所述的一种双路输出合成10kW微波发生器电源，其特征在于，

所述全桥逆变电路一和所述全桥逆变电路二均包括四个IGBT开关管，所述控制电路通过对全桥逆变电路中的IGBT开关管的控制实现电源的部分保护功能。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种双路输出合成10kW微波发生器电源，其特征在于，

所述全桥逆变电路和所述控制电路组成单相全桥逆变电路。

6.根据权利要求4所述的一种双路输出合成10kW微波发生器电源，其特征在于，

所述谐振电路一和所述谐振电路二均包括串联的电感和并联的电容，所述全桥逆变电路将所述工频整流桥传输的低压直流电逆变为高频交流电；所述谐振电路用于使IGBT开关管工作在软开关范围内。

7.根据权利要求2所述的一种双路输出合成10kW微波发生器电源，其特征在于，

所述二极管组一和所述二极管组二包括四个整流二极管，所述二极管组一和所述二极管组二串联后与高频高压隔离变压器次级的储能电容二、采集电路依次并联，所述高频高压隔离器次级的储能电容二用于向所述电源次级输出负载端提供所需的能量。

8.根据权利要求7所述的一种双路输出合成10kW微波发生器电源，其特征在于，

所述采集电路包括串并联在负载端的采样电阻R1、R2和R3；

其中，电阻R1和R2对电源输出电压进行分压采样，电阻R3对电源输出电流采样，并送至控制电路闭环控制实现稳定输出。

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