CN2710252Y

CN2710252Y - 一种脉冲高压电源

Info

Publication number: CN2710252Y
Application number: CNU2004200311163U
Authority: CN
Inventors: 杨家志; 刘钟阳
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2014-04-07

Abstract

一种脉冲高压电源，属于脉冲功率技术领域，用以产生高功率的脉冲能量。其技术特征是触发脉冲回路采用单片机为核心控制元件，IGBT作为开关元件，触发脉冲回路产生的触发脉冲为主回路中的三电极开关提供开关信号。该实用新型具有方便、实用、经济、高效的特点，可以广泛地应用于废水和烟雾处理、化工等领域。

Description

一种脉冲高压电源

技术领域

本实用新型属于脉冲功率技术领域，涉及到以三电极开关为触发装置的脉冲高压电源，特别涉及到一种用单片机控制的，以绝缘栅双极性晶体管IGBT为开关元件形成触发回路的脉冲高压电源。

背景技术

近年来，脉冲功率技术在化工、废水和烟雾处理、半导体、集成电路等方面的应用日益广泛，脉冲高压电源的各项性能指标也得到长足的进步。脉冲高压电源主要由初始能源、功率调整系统、能量储存单元、触发回路、开关和负载组成，而触发回路和开关是其中最为关键的部分，触发回路为开关提供开关信号，而开关关系到高压脉冲的顺利形成。为了保证工作的可靠性，除了开关应具有很好的触发稳定性外，触发回路提供的触发脉冲信号也需要具有脉宽窄、波形陡、脉冲重复率高等特点。

目前已有的各类触发回路大多采用可控硅SCR作为开关元件来产生触发脉冲，很难保证产生的触发脉冲具有上述优点，高性能的脉冲高压电源也难以制造。在脉冲高压电源的主回路中，主开关大多采用磁开关、火花隙开关、SCR、IGBT等，很难同时满足大容量、高重复频率、长寿命、高耐压、长时间运行的要求。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种采用新型触发脉冲回路和三电极开关的脉冲高压电源。这种新型触发脉冲回路采用单片机为核心控制元件，IGBT作为开关元件。触发脉冲回路产生的触发脉冲为三电极开关提供开关信号。

实现本实用新型的技术方案是：

脉冲高压电源包括一种创新设计单片机控制的触发脉冲回路和一种以三电极开关为开关元件的主回路。可以分为两部分叙述，两部分的具体结构为：

A.单片机控制的触发脉冲回路部分

此部分由EMI滤波、整流、稳压、逆变、控制电路、驱动电路、反馈电路、LCD显示以及键盘组成。控制电路也即单片机及其外围电路，它负责给IGBT发出控制信号，给LCD送显示信号，接受反馈信号，并且响应键盘。单片机根据键盘的状态给逆变部分送不同的控制信号，可以送频率、占空比可调的PWM信号，还可以送单个脉冲信号。单片机通过反馈电路监控脉冲回路的状态，如果整个回路的参数超出预设的安全数值，单片机会暂停整个回路的工作，等到整个回路返回到安全状态，单片机会让整个回路继续工作。而且，单片机还会向LCD送脉冲次数、脉冲频率或是脉冲的占空比等不同的信号，由LCD显示出来。市电在经过滤波、整流、稳压后变成直流，再经IGBT逆变成单个或是连续的触发脉冲信号。

B.高压脉冲电源主回路部分

高压脉冲电源主回路部分由初始能源、功率调整系统、能量储存单元、三电极开关和负载组成。初始能源经功率调整系统升压、整流后给能量存储单元(也即储能电容)充电，能量存储单元存储的能量在三电极开关短暂开通时以脉冲的形式释放出去，并最终消耗在负载上。

A部分产生的连续的或是单个的触发脉冲用来给B部分中的三电极开关提供开关信号。

本实用新型的效果和益处是：

脉冲高压电源中的主开关元件为三电极开关，它具有电感低、价格低、耐压高、寿命长的优点，而且可连续运行，重复频率高。这些对制作一台高性能的脉冲高压电源极为重要。

由于触发脉冲回路采用的开关元件为IGBT，所以能产生前沿陡、脉宽窄、重复率高的脉冲，这对三电极开关的寿命和整个高压脉冲电源的性能都有很大的提升作用。而且，触发回路采用单片机作为核心控制元件，能够方便的控制IGBT产生连续的或是单个的脉冲信号，还可以记录产生脉冲的个数并通过LCD显示出来，以便监控三电极开关的寿命状态。所选用的单片机具有在线编程的功能，修改程序非常方便。同时，单片机还实时监控整个回路的工作状态，以便让整个回路工作在安全工作区间。

因此，本实用新型具有方便、实用、经济、高效的特点。

附图说明

图1是触发脉冲回路部分的原理结构框图。

图中：1为市电，2为EMI滤波电路，3为全桥整流电路，4为稳压电路，5为IGBT逆变电路，6为电压、电流反馈电路，7为单片机，8为键盘，9为LCD，10为IGBT的驱动电路。

图2是脉冲高压电源的原理图。

图中：～220V表示工频220V的市电，T表示升压变压器，V表示电力二极管，R表示充电电阻，C表示储能电容，K表示三电极开关，R_L表示负载。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图，详细叙述本实用新型的具体实施方式。

在触发脉冲回路中，市电1经过EMI滤波2，整流3和稳压4后，变为直流，再由IGBT逆变电路5逆变成触发脉冲信号。单片机7在给驱动电路10送PWM信号的同时，检测是否有按键8被按下，如果按键K1被按下，则停止向驱动电路10送PWM信号，而送单个的脉冲信号，按一次送一个脉冲。若果K1长按1秒，则继续送PWM信号。按键K2用来切换LCD9的显示内容，可以是脉冲的频率，占空比，也可以是脉冲的个数。单片机7在检测按键的同时，还把反馈回路送来的电压、电流信号和预设的安全数值进行比较，一旦电路超出安全工作区间，则单片机7立即给驱动电路10送关断IGBT 5的电平信号，直到电路再回到安全工作区。

由触发脉冲回路产生的触发脉冲信号提供给三电极开关K，作为高压脉冲电源的主开关触发信号。当三电极开关K打开的时候，市电由变压器T升成高压，经电力二极管V整流后变成高压直流，通过充电电阻R对储能电容C充电。当K在触发脉冲的作用下闭合时，C储存的能量通过K在极短的时间内对负载R_L放电，形成大功率的脉冲电流。

Claims

1.一种脉冲高压电源，采用新型的开关触发回路，其特征是：三电极开关为主回路的开关元件；触发脉冲回路采用单片机为核心控制元件，IGBT作为开关元件，触发脉冲回路为三电极开关提供触发脉冲。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲高压电源，其特征在于市电经过EMI滤波，整流，稳压，IGBT逆变电路后形成触发脉冲。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲高压电源，其特征在于采用IGBT为开关元件产生触发脉冲。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲高压电源，其特征在于能够通过控制键盘产生不同的触发脉冲信号，还可以通过LCD显示不同的信息，如触发脉冲的次数、频率、占空比。

5.根据权利要求1所述的一种脉冲高压电源，其特征在于采用三电极开关装置为开关元件。