專利名稱：一種高功率因數(shù)介質(zhì)阻擋放電電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高頻高壓放電電源電路，尤其涉及一種高功率因數(shù)介質(zhì)阻擋放電電源電路。
背景技術(shù)：
介質(zhì)阻擋放電(DBD)的原理是絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電，又稱介質(zhì)阻擋電暈放電或無聲放電，在放電過程中會(huì)將空氣電離，從而產(chǎn)生等離子體；可廣泛應(yīng)用于產(chǎn)生臭氧，高分子和金屬薄膜及板材的改性，接枝、表面張力的提高、清洗和親水改性中。介質(zhì)阻擋放電電源泛指能夠?qū)崿F(xiàn)介質(zhì)阻擋放電的驅(qū)動(dòng)電源，介質(zhì)阻擋放電電源廣泛應(yīng)用于臭氧放生器、電暈機(jī)、UV紫外線光固機(jī)、電火花機(jī)、等離子射流裝置等。由于介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的條件要求高頻和高壓，所以驅(qū)動(dòng)電源要求能夠產(chǎn)生高頻和高壓的交流電壓輸出，此類電源電路一般包含整流電路和逆變電路，控制上要求能夠?qū)崿F(xiàn)電壓和頻率的調(diào) 節(jié)，而傳統(tǒng)的介質(zhì)阻擋放電電源電路的整流電路和逆變電路種類為第一類、不可控整流電路結(jié)合半橋式逆變電路；第二類、不可控整流結(jié)合全橋逆變電路；第三類、晶閘管全橋整流電路結(jié)合全橋逆變電路，參看圖I;第一類電源電路由于電路結(jié)構(gòu)過于簡單，此電路只能采取脈沖頻率調(diào)制(PFM)的控制方法，整流部分不可控，逆變電路部分交流輸出電壓不可調(diào)，同時(shí)電源功率因數(shù)低，直流側(cè)輸入電壓低，并且逆變電路易產(chǎn)生中點(diǎn)漂移現(xiàn)象；第二類電源電路，此電路的整流部分不可控，逆變電路部分交流輸出電壓的幅值不可調(diào)，還有電源功率因素低，全橋結(jié)構(gòu)中高頻脈沖變壓器易產(chǎn)生直流脈沖磁化現(xiàn)象，電路復(fù)雜，制造成本高;第三類電路，此類電路由于整流部分采取移相控制，因此在調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓時(shí)會(huì)導(dǎo)致電源輸入功率因數(shù)過低，并且驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)相對復(fù)雜(包含晶閘管驅(qū)動(dòng)電路和IGBT驅(qū)動(dòng)電路兩部分)，制造成本高，可靠性低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高功率因數(shù)介質(zhì)阻擋放電電源電路，它具有功率因素高、電路結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低和適用性高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，一種高功率因數(shù)介質(zhì)阻擋放電電源電路，其特征在于它包括交流輸入電感L1、L2，二極管D1、D2、D3、D4，直流分壓電容C1、C2，半導(dǎo)體開關(guān)器件SI、S2、S3、S4，高頻升壓變壓器T及負(fù)載Z ;其中半導(dǎo)體開關(guān)器件S3的一端與S4的一端相連，直流分壓電容Cl的一端與直流分壓電C2的一端相連，二極管D2的陽極與D3的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)器件S3的另一端、直流分壓電容Cl的另一端以及二極管D2的陰極均與二極管Dl的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)器件S4的另一端、直流分壓電容C2的另一端以及二極管D3的陽極均與二極管D4的陽極相連；二極管Dl的陽極與二極管D4的陰極相連；交流輸入電感LI的一端和交流輸入電感L2的一端輸入交流電，交流輸入電感LI的另一端連接在二極管D1、D4之間，交流輸入電感L2的另一端連接在二極管D2、D3之間；半導(dǎo)體開關(guān)器件SI與二極管D4并聯(lián)，半導(dǎo)體開關(guān)器件S2與二極管D3并聯(lián)；高頻升壓變壓器T的輸入線圈的兩端分別連在直流分壓電容Cl、C2之間和半導(dǎo)體開關(guān)器件S3、S4之間，高頻升壓變壓器T的輸出線圈的兩端分別連接在負(fù)載Z的兩端。所述的半導(dǎo)體開關(guān)器件為IGBT、MOSFET、GTO中的一種。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是本實(shí)用新型整流部分采用全控件，直流電源可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)脈沖幅度調(diào)制(PAM)，脈沖頻率調(diào)制(PFM)和脈沖密度調(diào)制(PDM)功能，同時(shí)還具有功率因素高，能夠主動(dòng)進(jìn)行功率因素校正，易于濾波，生產(chǎn)成本低，適用性高的優(yōu)點(diǎn)。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)中采用不可控整流電路結(jié)合半橋式逆變電路的電路圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用不可控整流結(jié)合全橋逆變電路的電路圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)中采用晶閘管可控整流加全橋逆變電路的電路圖?！0009]圖4是本實(shí)用新型的半導(dǎo)體開關(guān)器件以IGBT為例的電路圖。圖5是本實(shí)用新型的工作過程電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖4、5所示，本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，一種高功率因數(shù)介質(zhì)阻擋放電電源電路，它包括交流輸入電感LI、L2，二極管Dl、D2、D3、D4，直流分壓電容Cl、C2，半導(dǎo)體開關(guān)器件SI、S2、S3、S4，高頻升壓變壓器T及負(fù)載Z ;其中半導(dǎo)體開關(guān)器件S3的一端與S4的一端相連，直流分壓電容Cl的一端與直流分壓電C2的一端相連，二極管D2的陽極與D3的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)器件S3的另一端、直流分壓電容Cl的另一端以及二極管D2的陰極均與二極管Dl的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)器件S4的另一端、直流分壓電容C2的另一端以及二極管D3的陽極均與二極管D4的陽極相連；二極管Dl的陽極與二極管D4的陰極相連；交流輸入電感LI的一端和交流輸入電感L2的一端輸入交流電，交流輸入電感LI的另一端連接在二極管D1、D4之間，交流輸入電感L2的另一端連接在二極管D2、D3之間；半導(dǎo)體開關(guān)器件SI與二極管D4并聯(lián)，半導(dǎo)體開關(guān)器件S2與二極管D3并聯(lián)；高頻升壓變壓器T的輸入線圈的兩端分別連在直流分壓電容Cl、C2之間和半導(dǎo)體開關(guān)器件S3、S4之間，高頻升壓變壓器T的輸出線圈的兩端分別連接在負(fù)載Z的兩端。本實(shí)用新型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體開關(guān)器件以IGBT為例，但不僅限于此，也可采用MOSFET、GTO全控型半導(dǎo)體器件。本實(shí)用新型電路的工作過程是這樣的，輸入信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)器件SI、S2、S3、S4的工作，并且獨(dú)立工作互不影響，當(dāng)輸入的交流電壓Uac處于正半周，整流部分電路，LI處電位高于L2處電位，D1、D3導(dǎo)通，SI開啟，S2關(guān)閉，構(gòu)成Uac、LI、D1、Cl、C2、D3、L2回路以及Uac、Ll、Sl、D3、L2回路，完成功率因素校正以及對Cl與C2之間的直流電壓脈沖幅度調(diào)制，同時(shí)對C1、C2進(jìn)行充電；逆變部分電路，Cl的上端為高電位，此時(shí)S3導(dǎo)通，S4關(guān)閉，構(gòu)成Cl、S3、T回路，通過T對輸入的電壓的升壓，使得適當(dāng)電壓和頻率的電壓加載于負(fù)載R上。當(dāng)輸入的交流電壓Uac處于負(fù)半周，L2處電位高于LI處電位，D2、D4導(dǎo)通，S2開啟，SI關(guān)閉，構(gòu)成Uac、L2、D2、Cl、C2、D4、Ll回路以及Uac、L2、S2、D4、LI回路，完成功率因素校正以及對Cl與C2之間的直流電壓脈沖幅度調(diào)制，同時(shí)對C1、C2進(jìn)行充電；逆變部分電路，C2的上端為高電位，此時(shí)S4導(dǎo)通，S3關(guān)閉，構(gòu)成C2、S4、T回路，通過T對輸入的電壓的升壓，使得適當(dāng)電壓和頻率的電壓加載于負(fù)載R上。輸入的交流電壓Uac處于正、負(fù)半周，LI、L2完成整流濾波，SI、S2、S3、S4均 可以通過輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制，使用本實(shí)用新型針對輸出電壓和電流進(jìn)行鎖相控制，可以大大提高了功率因數(shù)，并且根據(jù)需要，認(rèn)為調(diào)節(jié)需要的功率因數(shù)，提高了電路的適用性，逆變部分電路可采用脈沖頻率調(diào)制(PFM)或者脈沖密度調(diào)制(PDM)。
權(quán)利要求1.一種高功率因數(shù)介質(zhì)阻擋放電電源電路，其特征在于它包括交流輸入電感LI、L2，二極管01、02、03、04，直流分壓電容(1、02，半導(dǎo)體開關(guān)器件31、S2、S3、S4，高頻升壓變壓器T及負(fù)載Z ;其中半導(dǎo)體開關(guān)器件S3的一端與S4的一端相連，直流分壓電容Cl的一端與直流分壓電C2的一端相連，二極管D2的陽極與D3的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)器件S3的另一端、直流分壓電容Cl的另一端以及二極管D2的陰極均與二極管Dl的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)器件S4的另一端、直流分壓電容C2的另一端以及二極管D3的陽極均與二極管D4的陽極相連；二極管Dl的陽極與二極管D4的陰極相連；交流輸入電感LI的一端和交流輸入電感L2的一端輸入交流電，交流輸入電感LI的另一端連接在二極管Dl、D4之間，交流輸入電感L2的另一端連接在二極管D2、D3之間；半導(dǎo)體開關(guān)器件SI與二極管D4并聯(lián)，半導(dǎo)體開關(guān)器件S2與二極管D3并聯(lián)；高頻升壓變壓器T的輸入線圈的兩端分別連在直流分壓電容Cl、C2之間和半導(dǎo)體開關(guān)器件S3、S4之間，高頻升壓變壓器T的輸出線圈的兩端分別連接在負(fù)載Z的兩端。
專利摘要一種高功率因數(shù)介質(zhì)阻擋放電電源電路,它包括交流輸入電感L1、L2，二極管D1、D2、D3、D4，直流分壓電容C1、C2，半導(dǎo)體開關(guān)器件S1、S2、S3、S4，高頻升壓變壓器T及負(fù)載Z；整個(gè)電路為一體式整流逆變電路，整流部分采用Boost無橋式功率因數(shù)校正電路，逆變部分采用半橋式逆變結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型整流和逆變部分均采用全控型件，具備功率因數(shù)校正功能，直流側(cè)電壓可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)脈沖幅度調(diào)制(PAM)，脈沖頻率調(diào)制(PFM)和脈沖密度調(diào)制(PDM)等多種調(diào)制技術(shù)的組合控制，電路易于濾波，制造成本低，適用性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M5/458GK202565173SQ20122021582
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者趙冉 申請人:南昌工程學(xué)院