CN2887836Y - 大型变频臭氧发生器测控电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大型变频臭氧发生器测控电源，包括380V三相交流电源输入端，所述三相交流电源经交流接触器连接三相整流桥，进而经滤波网络连接经升压变压器的初级，所述升压变压器的次级连接高压放电回路；其中，所述升压变压器初级线圈的一端连接所述的滤波网络，另一端经大功率快速晶闸管接地，所述晶闸管的触发端接收变频模块输出的触发脉冲。本实用新型的大功率臭氧发生器不仅包括臭氧发生部分的控制电路，而且还具有保证其稳定可靠运行时重要工作参数和安全因素的自动检测电路，具有输出功率大、臭氧产率大、浓度高等显著优点，完全能够满足市政自来水、工业污水、化工氧化等技术领域的要求，具有广阔的应用前景。

Description

大型变频臭氧发生器测控电源

技术领域

本实用新型属于臭氧发生器技术领域，具体地说，是涉及一种大型变频臭氧发生器用的测控电源电路。

背景技术

近几年来，臭氧应用技术在国内外得到了迅速的发展，尤其是在大中型自来水厂的供水杀菌消毒以及污水、中水、游泳池等的杀菌消毒方面都得到了广泛的应用。臭氧杀菌以其不可替代的优势必将成为杀菌消毒技术领域未来的发展方向，其应用也日益普遍。然而，我国工业目前使用的大型臭氧发生器(指臭氧量大于1kg/h的臭氧发生器)不是直接从国外发达国家进口，就是国内少数几家企业通过引进外国技术进行国内的加工制作，没有大型臭氧发生装置的“中国芯”。进口大型臭氧发生器不仅价格昂贵，而且维护困难，成了制约我国推广应用臭氧技术的瓶颈。臭氧产生的关键技术是臭氧发生器专用的大功率变频电源，臭氧的产生效率与电源的频率成正向增长关系，提高臭氧发生电源的频率一直受到各国臭氧界的重视，尤其是现代功率电子技术领域的数十至数百千瓦的大功率臭氧电源。

发明内容

本实用新型为了解决现有技术中我国工业用大型臭氧发生器电源依赖国外进口所导致的价格昂贵、维护困难等问题，提供了一种新型的大功率变频臭氧发生器用的测控电源电路，不仅包括臭氧发生部分的控制电路，而且还具有保证其稳定可靠运行时重要工作参数和安全因素的自动检测电路，具有电路结构简单、工作频率高、维修方便、成本低廉等显著优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种大型变频臭氧发生器测控电源，包括交流电源输入端，所述交流电源经交流接触器连接整流桥，进而经滤波网络连接经升压变压器的初级，所述升压变压器的次级连接高压放电回路；其中，所述升压变压器初级线圈的一端连接所述的滤波网络，另一端经大功率快速晶闸管接地，所述晶闸管的触发端接收变频模块输出的触发脉冲。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述交流电源为380V三相交流电源，采用三相五线制电源输入，其中一相火线与零线连接开关电源模块的输入端，其输出端连接所述变频模块的电源端，为其提供直流工作电压；所述变频模块的输出端经功率放大电路连接所述大功率快速晶闸管的触发端。所述三相交流火线经空气开关连接交流接触器，进而连接电力调压器的输入端，所述电力调压器的输出端经所述的整流桥和滤波网络连接升压变压器的初级，进而经所述的大功率快速晶闸管接地。在所述滤波网络的输出端还连接有一主回路过流检测电路，在所述大功率快速晶闸管的两端还连接有一主回路过压检测电路。所述升压变压器的次级线圈一端接地，另一端连接放电回路过流检测电路，并经多个并联的放电负载接地，在所述放电负载的两端还连接有一放电回路过压检测电路。

作为对上述技术方案的又进一步限定，在所述检测电路的输出端连接有继电器线圈，根据欲检测回路的过压过流状态输出高/低电平控制信号，控制继电器线圈的得电与失电；所述继电器的活动触点连接在交流接触器的输入端，其中，公共触点与三相交流电源的C相相连，常开触点经报警指示灯连接交流电源的B相，常闭触点经交流接触器线圈连接交流电源的A相，在发生过压或过流情况时，控制交流接触器线圈失电，进而控制交流接触器开关断开，阻断交流供电。

作为对上述技术方案的再进一步限定，在所述的过流检测电路中，主回路检测变压器的初级线圈与升压变压器的初级线圈串联，放电回路检测变压器的初级线圈与升压变压器的次级线圈串联，两个检测变压器的次级各自经一整形电路连接电压取样电位计，所述电位计的滑动触头经稳压二极管连接一NPN型三极管的基极，所述三极管的发射极接地，集电极一方面经电阻连接直流电源，另一方面连接控制器的输入端，所述控制器的输出端经所述的继电器线圈接地。

在所述的主回路过压检测电路中，大功率快速晶闸管首先与一阻容串联支路并联，进而经整形电路连接另一电压取样电位计。在所述的放电回路过压检测电路中，由两个串联电阻组成的高压脉冲取样电路并联在放电负载两端，串联电阻的中间节点经由二极管和电容组成的整形电路连接又一个电压取样电位计，所述两个电位计的滑动触头各自经一稳压二极管连接一NPN型三极管的基极，所述三极管的发射极接地，集电极一方面经电阻连接所述的直流电源，另一方面与所述控制器的输入端相连。所述控制器采用两片NE556型集成模块实现。

所述的直流电源由开关电源模块提供；所述的继电器包含有四个，分别受控于主回路和放电回路的过流、过压检测电路，其活动触点彼此并联，各自控制一路报警指示灯对回路故障进行分别指示。

作为对上述技术方案的更进一步限定，在所述变频模块的输入端连接有一可调节输出脉冲占空比的电位计，变频模块的输出端连接所述的功率放大电路。在所述的功率放大电路中包含有三个NPN型三极管和一个同步变压器，第一个三极管的基极连接变频模块的输出端，发射极接地，集电极一方面经电阻连接直流电源，另一方面连接第二个三极管的基极，所述第二个三极管的集电极连接所述的直流电源，发射极一方面经电阻接地，另一方面连接第三个三极管的基极；所述第三个三极管的发射极经一二极管接地，集电极经所述同步变压器的初级连接所述的直流电源，所述同步变压器的次级经由二极管、电阻和电容组成的整形电路连接所述大功率快速晶闸管的触发端。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的大功率变频臭氧发生器具有输出功率大、耗电量低、产率大、浓度高等显著优点，可产生每小时数千克至数十千克，浓度高达每升数十毫克的臭氧，完全能够满足市政自来水、工业污水、化工氧化、工业漂白等领域的要求，弥补了我国对于大型臭氧发生器依赖进口的不足。除此之外，所述的臭氧发生装置还具有短路、开路、过流、过压和过载保护功能，配合监测仪表可方便的对装置运行状况进行实时监控，从而有效提高了整体设备的安全性和可靠性，具有广阔的应用领域和较高的实际应用价值。

附图说明

图1是本实用新型大型变频臭氧发生器测控电源的原理框图；

图2是图1的具体电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

本实用新型的大型变频臭氧发生器测控电源涉及大型臭氧发生器及其运行时重要工作参数和安全因素的全自动控制两方面内容。它包括380V三相五线制市电输入端、与其依次连接的大功率空气开关、交流接触器、电力调压器、三相整流器和π型滤波器，所述π型滤波器经中高频升压变压器连接高压放电室，以此产生高浓度、高产量的臭氧输出到需要消毒的环境中，如图1所示。所述中高频升压变压器的开关动作受大功率快速晶闸管的通断控制，晶闸管的导通时间依赖于变频模块输出的触发脉冲占空比，调节触发脉冲的占空比可方便的实现对臭氧输出量的有效控制。此外，为了确保大功率臭氧发生器工作的可靠性，在所述的电源电路中增设了主回路过流、过压检测电路和放电回路过流、过压检测电路，在线路出现短路、过流、过压、过载等情况时，所述的检测电路可立即控制交流接触器断开，从而切断电源输入，达到保护整机设备的目的。电路中的各种测试仪表可对电源的工作状况进行实时监控，报警指示电路可在电路出现故障时提示技术人员哪部分电路出现问题，指导技术人员尽快排除故障。本实用新型的大型变频臭氧发生器测控电源的具体电路原理图参见图2所示。

图2中，三相交流电与空气开关相连接作为总电源开关，空气开关闭合后，若电路及放电负载无异常，大功率交流接触器线圈K0得电，交流接触器开关吸合，三相交流电送至三相大功率电力调压器进行输出电压的调节。若电路或放电负载有故障时，测控电路即可工作，断开出现故障一路的继电器开关J1～J4中的至少一个，从而使交流接触器线圈K0失电，交流接触器开关迅速断开，切断电源输入，电源电路停止工作，报警指示灯LED1～LED4显示哪部分电路有故障供检查。电力调压器将调压输出的三相电经保险丝BX1～BX3送至由二极管D1～D6组成的三相整流桥，将交流电转换成直流电，经电容C1、电感L和电容C2组成的π型滤波网络平滑滤波后，得到足够输出功率的直流电源(电压数值由电压表V读出)连接检测变压器B1和升压变压器B2的初级线圈，进而经大功率快速晶闸管VT接地。开关电源将交流电转变为+24V和+12V直流电为后续变频模块和检测回路提供工作电源。ZTCY变频模块的电源端1连接开关电源输出的+24V直流电，输入端经串联的电位计W5和固定电阻R12接地，改变电位计W5的阻值，可实现对ZTCY变频模块输出脉冲占空比的有效调节。ZTCY变频模块的触发脉冲输出端5经电容C18连接由三个NPN型三极管T5～T7和一个同步变压器B4组成的功率放大电路。其中，电容C18连接三极管T7的基极，其发射极接地，集电极经电阻R9连接+24V直流电源，并与三极管T6的基极相连。所述三极管T6的集电极连接+24V直流电源，发射极一方面经电阻R8接地，另一方面连接三极管T5的基极。所述三极管T5的发射极经二极管D24接地，集电极经同步变压器B4的初级线圈连接+24V直流电源。同步变压器B4的次级线圈经由二极管D24和彼此并联的二极管D25、电阻R7和电容C17组成的整形电路连接大功率快速晶闸管VT的触发端，向晶闸管VT输出足以驱动器其导通的触发脉冲，进而实现对升压变压器B2开关频率的控制，其工作频率为600～1500Hz。升压变压器B2输出大功率高压脉冲信号，驱动由FD₁～FDn并联组成的放电负载，从而产生大量高浓度臭氧，电流表A4检测放电回路的电流。

在主回路过流检测电路中，检测变压器B1的次级线圈经由二极管D7、D8和电容C3组成的整形电路连接电位计W1，其滑动触头经稳压管DW1连接NPN型三极管T1的基极。三极管T1的发射极经二极管D9接地，集电极一方面经并联的电阻R1和电容C4连接+12V直流电源，另一方面连接NE556集成电路IC1的输入端12，集成电路IC1的输出端9连接继电器线圈K1。当主回路出现过流故障时，集成电路IC1输出高电平信号，控制继电器线圈K1得电，继电器开关J1的常开触点闭合，常闭触点断开，交流接触器线圈K0失电，控制接触器开关断开，切断电源供电。与此同时，主回路过流指示灯LED1发光，对故障种类进行指示。

同理，变压器B3、二极管D10、D11、电容C5、电位计W2、稳压管DW2、三极管T2和集成电路IC1组成放电回路过流检测电路，检测放电负载的工作状态，通过控制继电器K2实现对电源电路的保护。

在放电负载FDn的两端并联有由串联电阻R10、R11组成的高压脉冲取样器，其中间节点连接由电阻R4、二极管D13、D14、电容C7、电位计W3、稳压管DW3、开关三极管T3和NE556集成电路IC2组成的放电回路过压检测电路，通过控制继电器K3，避免高压过高击穿放电介体。

主回路的过压检测电路连接在大功率快速晶闸管VT的两端，首先，电阻R6、电容C16为阻容过压第一级晶闸管VT保护电路。电容C15、电阻R5、二极管D16、D17、电容C14和电位计W4、稳压管DW4、开关管T4和集成电路IC2构成晶闸管VT过压第二级保护电路，保护晶闸管VT不被击穿，提高装置工作的可靠性。

本实用新型的大型变频臭氧发生器具有短路、开路、过压、过流、过载保护测控功能，同时，通过监测仪表COSΦ表可计算出装置的总有功功率，此装置己成功的应用于水处理、化工氧化等工业领域。将上述三相电改为单相电并做适当调整，也可成为中小型臭氧发生器的测控电源。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种大型变频臭氧发生器测控电源，包括交流电源输入端，所述交流电源经交流接触器连接整流桥，进而经滤波网络连接经升压变压器的初级，所述升压变压器的次级连接高压放电回路；其特征在于：所述升压变压器初级线圈的一端连接所述的滤波网络，另一端经大功率快速晶闸管接地，所述晶闸管的触发端接收变频模块输出的触发脉冲。

2.根据权利要求1所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：所述交流电源为380V三相交流电源，采用三相五线制电源输入，其中一相火线与零线连接开关电源模块的输入端，其输出端连接所述变频模块的电源端，为其提供直流工作电压；所述变频模块的输出端经功率放大电路连接所述大功率快速晶闸管的触发端。

3.根据权利要求2所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：所述三相交流火线经空气开关连接交流接触器，进而连接电力调压器的输入端，所述电力调压器的输出端经所述的整流桥和滤波网络连接升压变压器的初级，进而经所述的大功率快速晶闸管接地；在所述滤波网络的输出端还连接有一主回路过流检测电路，在所述大功率快速晶闸管的两端还连接有一主回路过压检测电路；所述升压变压器的次级线圈一端接地，另一端连接放电回路过流检测电路，并经多个并联的放电负载接地，在所述放电负载的两端还连接有一放电回路过压检测电路。

4.根据权利要求3所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：在所述检测电路的输出端连接有继电器线圈，根据欲检测回路的过压过流状态输出高/低电平控制信号，控制继电器线圈的得电与失电；所述继电器的活动触点连接在交流接触器的输入端，其中，公共触点与三相交流电源的C相相连，常开触点经报警指示灯连接交流电源的B相，常闭触点经交流接触器线圈连接交流电源的A相，在发生过压或过流情况时，控制交流接触器线圈失电，进而控制交流接触器开关断开，阻断交流供电。

5.根据权利要求4所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：在所述的过流检测电路中，主回路检测变压器的初级线圈与升压变压器的初级线圈串联，放电回路检测变压器的初级线圈与升压变压器的次级线圈串联，两个检测变压器的次级各自经一整形电路连接电压取样电位计，所述电位计的滑动触头经稳压二极管连接一NPN型三极管的基极，所述三极管的发射极接地，集电极一方面经电阻连接直流电源，另一方面连接控制器的输入端，所述控制器的输出端经所述的继电器线圈接地。

6.根据权利要求4或5所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：在所述的主回路过压检测电路中，大功率快速晶闸管首先与一阻容串联支路并联，进而经整形电路连接一电压取样电位计，所述电位计的滑动触头经稳压二极管连接一NPN型三极管的基极，所述三极管的发射极接地，集电极一方面经电阻连接所述的直流电源，另一方面与所述控制器的输入端相连。

7.根据权利要求6所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：在所述的放电回路过压检测电路中，由两个串联电阻组成的高压脉冲取样电路并联在放电负载两端，串联电阻的中间节点经由二极管和电容组成的整形电路连接一电压取样电位计，所述电位计的滑动触头经稳压二极管连接一NPN型三极管的基极，所述三极管的发射极接地，集电极一方面经电阻连接所述的直流电源，另一方面与所述控制器的输入端相连。

8.根据权利要求7所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：所述的直流电源由开关电源模块提供；所述的继电器包含有四个，分别受控于主回路和放电回路的过流、过压检测电路，其活动触点彼此并联，各自控制一路报警指示灯对回路故障进行分别指示。

9.根据权利要求2或8所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：在所述变频模块的输入端连接有一可调节输出脉冲占空比的电位计，变频模块的输出端连接所述的功率放大电路；在所述的功率放大电路中包含有三个NPN型三极管和一个同步变压器，第一个三极管的基极连接变频模块的输出端，发射极接地，集电极一方面经电阻连接直流电源，另一方面连接第二个三极管的基极，所述第二个三极管的集电极连接所述的直流电源，发射极一方面经电阻接地，另一方面连接第三个三极管的基极；所述第三个三极管的发射极经一二极管接地，集电极经所述同步变压器的初级连接所述的直流电源，所述同步变压器的次级经由二极管、电阻和电容组成的整形电路连接所述大功率快速晶闸管的触发端。

10.根据权利要求9所述的大型变频臭氧发生器测控电源，其特征在于：所述控制器采用两片NE556型集成模块实现。