CN2547066Y - 大功率高频脉冲电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率脉冲电源，该大功率脉冲电源由一个高频脉冲电源与一个高频高压直流电源叠加而成，即可单独使用，也可以组成高频脉冲电源组联合向大功率负载供电，本实用新型主要解决为治理工业废气需要向大型放电等离子体反应器提供大功率高频高压脉冲电源，以在反应器内产生流光电晕的技术问题。大功率高频脉冲电源采用高频可控硅SCR及IBGT等固体器件为开关元件，虽然电源容量相对较小，但每个电源都带有通讯总线接口，以便于用多个电源合成较大的容量向大功率负载供电，在大大降低了原有用一个电源来产生高重复率大功率脉冲的难度的同时，使选用可靠性高，寿命长的固体器件成为可能。

Description

大功率高频脉冲电源

技术领域：

本实用新型涉及一种大功率高频脉冲电源。

背景技术：

众所周知用于大型放电等离子体反应器的电源须在反应器内产生流光电晕，以治理工业废气。通常从流光产生的速度和内阻等方面考虑局限于纳秒级(10^-9)的高压窄脉冲供电。已采用的产生高压窄脉冲的方法为火花隙法和晶闸管法。火花隙法的缺点是产生的高压窄脉冲电源的输出功率很低，不适于工业化生产的使用。晶闸管法提供的高压窄脉冲电源的基本原理是通过晶闸管在短时间内将伫能电容器上储存的电荷向一个脉冲升压变压器原边放电，其副边感应生成高压脉冲供电，其缺点是由于工业化生产通常所需功率较大，为产生大功率高压窄脉冲，晶闸管须高重复率的工作在大电流脉冲放电工况，使晶闸管工作寿命受到严重影响，同时由于变压器件及储能电容等能力限制，目前，上述高压脉冲电源重复率一般在200赫兹左右的音频范围内，工作时噪声对环境的污染严重。

发明内容：

本发明的目的是提供一种大功率脉冲电源，该电源采用高频可控硅SCR及IBGT半导体功率模块等固体器件为开关元件，虽然电源容量相对较小，但每个电源都带有通讯总线接口，以便于用多个电源合成较大的容量向大功率负载供电，在大大降低了原有用一个电源来产生高重复率大功率脉冲的难度的同时，使选用可靠性高，寿命长的固体器件成为可能。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：一种大功率高频脉冲电源，由一个高频脉冲电源与一个高频高压直流电源耦合叠加而成，高频脉冲电源中的可控整流器、高频脉冲逆变器、脉冲变压器的输入输出端按顺序首尾相连接，所述脉冲变压器的一个输出端与隔直电容相连接；另一端与采样电阻相连接；该大功率高频脉冲电源中的高频高压直流电源则由可控整流器、高频脉冲逆变器、脉冲变压器、整流器的输入输出端依次首尾相连接构成，整流器的正极输出端与隔交电感相连接，该整流器的负极与采样电阻的另一端相连接；高频脉冲电源和高频高压直流电源的输出信号分别通过电容和电感滤波后，向反应器供电。三相交流电通过A、B、C，A′、B′、C′向高频脉冲电源和高频高压直流电源输入端a、b、c，a′、b′、c′分别供电。

所述的高频脉冲电源由可控整流器、高频脉冲逆变器、脉冲变压器依次连接而成，三相交流电经A、B、C三端输入可控整流器(1)的输入端a、b、c，大功率可控硅管D1-D6成三相桥式连接，其输出端mn并联滤波电容C1后作为高频逆变器(2)的输入，逆变器(2)由四只场效应半导体功率模块P1-P4成桥式连接，其输出端XY连接脉冲变压器B1的原边，其副边一个输出端e与电容C_耦相连接，另一输出端f与采样电阻的q端相连接。

所述的高频高压直流电源(II)由可控整流器(1′)、高频脉冲逆变器(2′)、脉冲变压器(B′)、整流器(3)依次连接而成，三相交流电经A′，B′，C′三端输入可控整流器(1′)的输入端a′，b′，c′，可控整流器(1′)中的六只可控硅D7-D1 2成桥式连接，其输出端m′n′并接滤波电容C2后作为逆变器(2′)的输入端，逆变器(2′)由四只场效应半导体功率模块P5-P8成桥式连接，其输出端X′Y′连接至脉冲变压器B1′的原边，其副边UV与整流器(3)的输入端相连接，该整流器(3)中的大功率整流二极管D13-D16为高压硅堆，其正极h连接至隔交电感L_高，负极j与采样电阻的的p端相连接。

所述多个大功率脉冲电源(S1)、(S2)、(S3)、、、、、、(Sn)通过LONWORKS/CAN总线和插接式接口将其顺序连接组合成脉冲电源组，联合向负载Z供电。

由于本实用新型采用了上述技术方案，与晶闸管放电法相比，本实用新型的有益效果为：大功率高频脉冲电源采用高频可控硅SCR及IBGT场效应半导体功率模块等固体器件为开关元件，虽然电源容量相对较小，但每个电源都带有通讯总线接口，以便于用多个电源合成较大的容量向大功率负载供电，在大大降低了原有用一个电源来产生高重复频率大功率脉冲的难度的同时，使选用可靠性高，寿命长的固体器件成为可能。

附图说明：

图1为本实用新型提供的大功率高频脉冲电源的总框图，

图2为本实用新型提供的大功率高频脉冲电源的框图，

图3为本实用新型提供的大功率高频脉冲电源的电路原理图，

其中1-1′为可控整流器，2-2′为高频脉冲逆变器，3为整流器，I为高频脉冲电源，II为高频高压直流电源，S1、S2......Sn为本实用新型提供的大功率高频脉冲电源

具体实施方式：

如附图1，3所示，S1-Sn为结构相同的一组大功率高频脉冲电源，每个大功率高频脉冲电源由高频脉冲电源与高频高压直流电源直接叠加而成，对大功率反应器负载可采用本实用新型提供的大功率高频脉冲电源耦合供电。

高频脉冲电源中通过交-直-交的变换方式，将输入的380V交流信号变换为10-15千赫兹的高频脉冲，可控硅管D1-D6与电容C1组成的可控整流器实现DC/AC的变换，场效应半导体功率模块P1-P4组成的逆变器实现AC/DC的逆变过程，并通过脉冲变压器B1将变换来的高频脉冲信号送至隔交电感。

高频高压直流电源中，同样采用通过D7-D12与电容C2、场效应功率模块P5-P8交-直-交的变换后，脉冲变压器B1′输出的交流信号再经过大功率整流二极管D13-D16与电容C3的整流、滤波，即可得到稳定的直流高压信号，将其送至高频脉冲电源中与高频脉冲叠加后形成的大功率高频脉冲为反应器供电，可使反应器中产生流光电晕，实现对工业废气的处理。

当向大负载供电时，可将单个的大功率脉冲电源S1、S2......Sn通过LONWORKS/CAN总线和插接式接口顺序连接，组合使用，故特别适用于大型放电等离子体反应器中的废气除尘、脱硫、脱硝等工业生产的需求。

本实用新型中，高频脉冲电源I和高频高压直流电源II中，可控整流器1、1′中的D1-D12选用额定参数为500A/2400V的高频可控硅管。逆变器2、2′中的P1-P8为PM300DSA/120场效应半导体功率模块，整流器3中的大功率整流二极管D13-D16选用耐压为100千伏的高压硅堆，脉冲变压器B1、B1′的匝数比为10∶100，用本实用新型提供的技术方案，即可得到一个在8万伏高压直流电源上叠加有脉冲幅值为12万伏、频率为20千赫兹的大功率高频脉冲电源。

Claims (4)

1、一种大功率高频脉冲电源(S1)，其特征在于：由一个高频脉冲电源(I)与一个高频高压直流电源(II)耦合叠加而成，所述的高频脉冲电源(I)中的可控整流器(1)、高频脉冲逆变器(2)、脉冲变压器(B1)的输入输出端按顺序首尾相连接，脉冲变压器(B1)的一个输出端(e)与隔直电容相连接，另一端与采样电阻相连接；该脉冲变压器(B1)的另一输出端f与高频高压直流电源(II)中的整流器(3)的一个输出端h相连接，所述高频高压直流电源(II)中的可控整流器(1′)、高频脉冲逆变器(2′)、脉冲变压器(B′)、整流器(3)的输入输出端依次首尾相连接，整流器(3)的正极输出端h与隔交电感相连接，该整流器(3)的负极j与采样电阻的另一端相连接；三相交流电通过A、B、C，A′、B′、C′向高频脉冲电源(I)和高频高压直流电源(II)的输入端a、b、c，a′、b′、c′分别供电。

2、如权利要求1所述的大功率脉冲电源，其特征在于：所述的高频脉冲电源(I)中的可控整流器(1)、高频脉冲逆变器(2)、脉冲变压器(B1)，三相交流电经A、B、C三端输入可控整流器(1)的输入端a、b、c，大功率可控硅管D1-D6成三相桥式连接，其输出端mn并联滤波电容C1后作为高频逆变器(2)的输入，逆变器(2)由四只场效应半导体功率模块P1-P4成桥式连接，其输出端XY连接脉冲变压器B1的原边，其副边一个输出端e与隔直电容C_耦相连接，另一输出端f与采样电阻的q相连接。

3、如权利要求1所述的大功率脉冲电源，其特征在于：所述的高频高压直流电源(II)由可控整流(1′)高频脉冲逆变器(2′)脉冲变压器(B′)、整流器(3)依次连接而成，三相交流电经A′，B′，C′三端输入可控整流器(1′)的输入端a′，b′，c′，该可控整流器(1′)中的六只可控硅D7-D1 2成桥式连接，其输出端m′n′并接滤波电容C2后作为逆变器(2′)的输入端，逆变器(2′)由四只场效应半导体功率模块P5-P8成桥式连接，其输出端X′Y′连接至脉冲变压器B1′的原边，其副边UV与整流器(3)的输入端相连接，该整流器(3)中的大功率整流二极管D13-D16为高压硅堆，其正极h连接至隔交电感L_高，负极j与采样电阻的p端相连接。

4、如权利要求1或2或3所述的大功率脉冲电源，其特征在于：多个大功率脉冲电源(S1)、(S2)、(S3)、、、、、、(Sn)通过LONWORKS/CAN总线和插接式接口将其顺序连接组合成脉冲电源组，联合向负载Z供电。