本實用新型涉及串聯(lián)諧振型高頻高壓逆變技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于臭氧發(fā)生裝置的串聯(lián)諧振型高頻高壓逆變電源。

背景技術(shù)：

現(xiàn)階段國內(nèi)大功率臭氧發(fā)生裝置基本依賴進口，其中供電電源無法滿足容性負(fù)載臨界放電要求是制約國內(nèi)開發(fā)高產(chǎn)量、低功耗臭氧發(fā)生裝置的主要因素。目前國內(nèi)臭氧發(fā)生器電源存在頻率低、損耗大、單位產(chǎn)量功耗大、輸出電壓幅值和功率難以調(diào)整等問題。

目前市場常用的臭氧發(fā)生裝置高頻高壓電源一般技術(shù)指標(biāo)只明確頻率調(diào)整范圍和功率調(diào)整范圍，往往忽視把串聯(lián)諧振品質(zhì)因數(shù)Q值作為一個考核指標(biāo)。如果由于容性負(fù)載電容量的差異而帶來諧振品質(zhì)因數(shù)Q的變化，往往只能通過改變供電頻率來滿足輸出電壓幅值和功率的目的。由于固定的容性負(fù)載不是工作在最佳頻率條件下，勢必造成有功功率的無謂損耗，增加運行成本。

制造數(shù)十千瓦功率級別的臭氧發(fā)生裝置，出于氣路、冷卻水路以及臭氧濃度等方面工藝的要求，一般都是多個臭氧發(fā)生單元串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)成，采取集中供電模式。集中供電電源通過頻率的調(diào)整達(dá)到與整個裝置容性串聯(lián)諧振工作狀態(tài)，從而得到需要的電壓幅值和功耗。任意一個基本單元出現(xiàn)過熱、氣路水路堵塞及介質(zhì)擊穿等故障都會造成裝置整體容性負(fù)載電容量的變化，從而引起供電回路失諧而無法繼續(xù)運行。即使通過頻率調(diào)整實現(xiàn)輸出電壓幅值和功率的提高，也會由于回路品質(zhì)因數(shù)Q的改變而出現(xiàn)過壓過載現(xiàn)象，加速了裝置的故障面進一步擴大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是針對上述技術(shù)的不足，提供一種分散逆變的用于臭氧發(fā)生裝置的串聯(lián)諧振型高頻高壓逆變電源，確保負(fù)載工作在最佳高效的狀態(tài)，避免由于單個單元故障而造成的整體失諧停機的情況。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的用于臭氧發(fā)生裝置的串聯(lián)諧振型高頻高壓逆變電源，包括依次串聯(lián)的整流校正電路和分散逆變串聯(lián)諧振電路，所述整流校正電路包括串聯(lián)的三相全橋整流電路和有源功率因數(shù)校正電路，所述三相全橋整流電路與三相交流電源相連，所述分散逆變串聯(lián)諧振電路的副邊繞組并聯(lián)N個負(fù)載，所述分散逆變串聯(lián)諧振電路包括M條支路，且M等于N，每條支路包括串聯(lián)的單相逆變電路及串聯(lián)諧振高頻變壓器電路，所述有源功率因數(shù)校正電路與M個單相逆變電路并聯(lián)，每個串聯(lián)諧振高頻變壓器電路的副邊繞組連接一個負(fù)載。

進一步地，所述整流校正電路包括P條支路，且P等于M，每條支路包括串聯(lián)的三相全橋整流電路和有源功率因數(shù)校正電路，P個有源功率因數(shù)校正電路與M個單相逆變電路一一對應(yīng)串聯(lián)，每個三相全橋整流電路均與三相交流電源相連。

進一步地，所述有源功率因數(shù)校正電路為由包括依次串聯(lián)的電感、開關(guān)功率管及PFC集成電路構(gòu)成連續(xù)電流模式BOOST升壓電路。

進一步地，所述單相逆變電路包括串聯(lián)的IGBT功率電路和自舉式逆變驅(qū)動控制電路；所述IGBT功率電路包括四支IGBT功率器件，所述四支IGBT功率器件連接構(gòu)成全橋逆變電路，每個IGBT功率器件正負(fù)極均并聯(lián)有由電阻、電容及二極管構(gòu)成的RCD緩沖吸收電路；所述自舉式逆變驅(qū)動控制電路包括電壓電流檢測電路、運算放大器、比較器和自舉式驅(qū)動集成電路，所述電壓電流檢測電路、運算放大器和比較器均與自舉式驅(qū)動集成電路電連。

進一步地，所述串聯(lián)諧振高頻變壓器電路的原邊繞組由立茲線繞制、副邊繞組設(shè)置有兩個及兩個以上的抽頭。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：一對一給給定單元負(fù)載供電，根據(jù)臭氧發(fā)生裝置容性負(fù)載的差異進行頻率、電壓幅值、品質(zhì)因數(shù)的調(diào)整，確保負(fù)載工作在最佳高效狀態(tài)；避免由于單個單元故障而造成的整體失諧停機的情況，確保其它單元負(fù)載正常工作，在整機不停機的情況下對故障單元進行維護更換，大大提高了臭氧發(fā)生裝置的可靠性，使得在不停機維護方面具有優(yōu)越性，并且節(jié)約了成本、降低設(shè)備購置成本。

附圖說明

圖1為本實用新型用于臭氧發(fā)生裝置的串聯(lián)諧振型高頻高壓逆變電源的一種實施例的電路示意圖；

圖2為有源功率因數(shù)校正電路的電路圖；

圖3為單相逆變電路的電路圖；

圖4為另一種實施例的電路示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示為本實用新型用于臭氧發(fā)生裝置的串聯(lián)諧振型高頻高壓逆變電源的一種實施例，包括依次串聯(lián)的整流校正電路和分散逆變串聯(lián)諧振電路，整流校正電路與三相交流電源相連，分散逆變串聯(lián)諧振電路的副邊繞組并聯(lián)N個負(fù)載；整流校正電路包括P條支路，每條支路包括串聯(lián)的三相全橋整流電路和有源功率因數(shù)校正電路，分散逆變串聯(lián)諧振電路包括M條支路，每條支路包括串聯(lián)的單相逆變電路及串聯(lián)諧振高頻變壓器電路，且P＝M＝N，P個有源功率因數(shù)校正電路與M個單相逆變電路一一對應(yīng)串聯(lián)，每個三相全橋整流電路均與三相交流電源(即三相AC380V)相連，每個串聯(lián)諧振高頻變壓器電路的副邊繞組連接一個負(fù)載對負(fù)載進行供電。即包括三相全橋整流電路11…n1、有源功率因數(shù)校正電路12…n2、單相逆變電路13…n3、串聯(lián)諧振高頻變壓器電路14…n4、負(fù)載C1…Cn。

本實施例中，三相全橋整流電路為三相不控全橋整流電路；有源功率因數(shù)校正電路為由包括依次串聯(lián)的電感、開關(guān)功率管及PFC集成電路構(gòu)成連續(xù)電流模式BOOST升壓電路，如圖2所示；單相逆變電路包括串聯(lián)的IGBT功率電路和自舉式逆變驅(qū)動控制電路，IGBT功率電路包括四支耐壓1200V的IGBT功率器件，且四支耐壓1200V的IGBT功率器件連接構(gòu)成全橋逆變電路，而每個IGBT功率器件正負(fù)極均并聯(lián)有由電阻、電容及二極管構(gòu)成的RCD緩沖吸收電路，自舉式逆變驅(qū)動控制電路包括電壓電流檢測電路、運算放大器、比較器和兩路隔離電壓1200V的自舉式驅(qū)動集成電路，電壓電流檢測電路、運算放大器和比較器均與兩路隔離電壓1200V的自舉式驅(qū)動集成電路電連，如圖3所示；串聯(lián)諧振高頻變壓器電路的原邊繞組由立茲線繞制、副邊繞組設(shè)置有兩個及兩個以上的抽頭。

設(shè)定負(fù)載電容量為c1，串聯(lián)諧振高頻變壓器電路漏感為l1，則諧振頻率為

諧振狀態(tài)下品質(zhì)因數(shù)

其中R為回路直流阻抗。

在串聯(lián)諧振狀態(tài)下負(fù)載C1兩端電壓呈現(xiàn)最大值，約為串聯(lián)諧振型高頻高壓逆變電源輸出電壓的Q倍，此時，臭氧發(fā)生裝置工作在最佳頻率、電壓幅值和最佳能耗比。

由于制造工藝的限制，負(fù)載C1的電容量c1不可避免的發(fā)生正偏差或負(fù)偏差，由于電容量c1的偏差會造成諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)的變化，為了獲得較高的輸出電壓和功率，往往通過調(diào)整單相逆變電路的頻率來實現(xiàn)，但頻率的改變會造成臭氧發(fā)生裝置臭氧產(chǎn)生效率降低或者無謂地增加了裝置的功耗。此時，通串聯(lián)諧振高頻變壓器電路副邊繞組的不同抽頭的接入來改變其漏感，通過漏感的調(diào)整可以確保負(fù)載C1在同樣的頻率下達(dá)到額定的工作電壓和功耗，確保臭氧發(fā)生裝置能夠工作在最佳能耗比狀態(tài)。

而傳統(tǒng)的臭氧發(fā)生裝置供電電源為集中供電方式，此時的負(fù)載電容量為c1+c2+…+cn，假定供電回路等效電感量為ln，此時裝置工作在諧振狀態(tài)的工作頻率

如果任一單元負(fù)載發(fā)生過熱、擊穿短路等故障情況時，會造成整體電容量的降低，進而造成整個電路失去諧振狀態(tài)，輸出電壓幅值降低、功率下降、不能有效進行臭氧生產(chǎn)而退諧停機，必須進行整機停電維護更換。

因此，本實用新型的用于臭氧發(fā)生裝置的串聯(lián)諧振型高頻高壓逆變電源能有效避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，其原理如下：一對一給定單元負(fù)載供電，通過參數(shù)設(shè)計使之按照既定的頻率、電壓幅值和輸出功率工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)。如果單個負(fù)載故障造成對應(yīng)支路供電回路失諧停機，而不會影響其它單元的工作條件，確保其它單元負(fù)載正常工作，從而在整機不停機的情況下對故障單元進行維護更換，大大提高了臭氧發(fā)生裝置的可靠性。針對不同的負(fù)載電容量差異，可以通過串聯(lián)諧振高頻變壓器電路的副邊抽頭來改變回路電感量，從而達(dá)到控制串聯(lián)諧振回路品質(zhì)因數(shù)Q的目的，以確保負(fù)載能夠在既定頻率下輸出設(shè)定的電壓幅值和功率。另外，采用自舉式逆變驅(qū)動控制電路可使用單路控制電源，有效減少因同一逆變橋臂需要電壓隔離而采取的控制電源數(shù)量，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了驅(qū)動可靠性。

如圖2所示為本實用新型的另一種實施例，如圖4所示，整流校正電路只包括一路串聯(lián)的三相全橋整流電路和有源功率因數(shù)校正電路，三相全橋整流電路與三相交流電源相連，有源功率因數(shù)校正電路與M個單相逆變電路并聯(lián)，即進行集中整流、有源功率因數(shù)校正電路校正后進行分散逆變的串聯(lián)諧振電路，也可以實現(xiàn)上述的目的，這些都屬于本實用新型的保護范圍。