一種電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)，包括依次相連的三相全橋整流電路、ZVZCS全橋逆變電路、高頻變壓電路、高頻整流電路和單向全橋逆變電路，以及DSP控制器、移相PWM控制單元、第一驅(qū)動(dòng)電路和第二驅(qū)動(dòng)電路，本實(shí)用新型具有完全滿(mǎn)足了水處理系統(tǒng)的要求，有效地降低了廢水的化學(xué)需氧量，而且客戶(hù)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用情況，調(diào)節(jié)具體參數(shù)，更好地達(dá)到凈化水質(zhì)的目的等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)較復(fù)雜，我國(guó)目前操作人員的技術(shù)素質(zhì)及管理水平不能適應(yīng)，這樣就造成了即使已建成的污水廠也不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重制約了已建城市污水廠的正常運(yùn)行。污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是簡(jiǎn)易、高效率、低能耗。就目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，在中小城市污水處理方面，尚缺乏適合我國(guó)實(shí)際國(guó)情的污水處理技術(shù)和設(shè)備，缺乏資金和管理經(jīng)驗(yàn)。因此，探索和發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的中小城市污水處理工藝，掌握一批在中小城市具有代表性的污染源的治理技術(shù)和城市污水處理技術(shù)，就勢(shì)在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)，能夠輸出電壓、頻率、占空比連續(xù)可調(diào)以及輸出電壓、電流大小連續(xù)可調(diào)的脈沖電，完全滿(mǎn)足了水處理系統(tǒng)的要求，有效地降低了廢水的化學(xué)需氧量，而且客戶(hù)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用情況，調(diào)節(jié)具體參數(shù)，更好地達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
[0004]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)，包括依次相連的三相全橋整流電路、ZVZCS全橋逆變電路、高頻變壓電路、高頻整流電路和單向全橋逆變電路，以及DSP控制器、移相PWM控制單元、第一驅(qū)動(dòng)電路和第二驅(qū)動(dòng)電路，所述三相全橋整流電路將電源的工頻電壓整流成為脈動(dòng)直流電源傳送給ZVZCS全橋逆變電路，通過(guò)ZVZCS全橋逆變電路將整流后的直流電源變?yōu)楦哳l交流電源，高頻交流電源由高頻變壓電路降壓變?yōu)榈蛪航涣麟娫矗蛪航涣麟娫赐ㄟ^(guò)高頻整流電路整流成為低壓直流電源，單向全橋逆變電路將低壓直流電源再次逆變，輸出一個(gè)極性、脈沖頻率及占空間比可調(diào)以及輸出電壓、電流大小連續(xù)的脈沖電源；所述DSP控制器通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)電路與單相全橋逆變電路相連并對(duì)單相全橋逆變電路輸入的直流電壓和輸出的電流信號(hào)分別進(jìn)行采樣，移相PWM控制單元與DSP控制器相連，DSP控制器通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)電路與ZVZCS全橋逆變電路相連接。
[0006]所述DSP控制器包括用于采樣電壓或電流的電源輸出采樣控制器和用于控制交流或直流恒壓恒流輸出的處理單元，電源采樣控制器和單相全橋逆變電路通過(guò)傳感器連接，傳感器為電壓或電流傳感器，優(yōu)點(diǎn)是把實(shí)際的大電壓或電流轉(zhuǎn)換為小電壓或電流送到DSP控制器中，防止DSP芯片被燒壞。
[0007]DSP控制器的輸出信號(hào)作為移相PWM控制單兀的輸入信號(hào)，所述電流傳感器檢測(cè)ZVZCS全橋逆變電路的輸出電流作為PWM控制單元的前饋輸入信號(hào)，優(yōu)點(diǎn)是防止占空比大于50%時(shí)，發(fā)生次諧波振蕩，在低占空比或輕載條件下可以減少峰值電流工作模式時(shí)的噪聲干擾。
[0008]所述ZVZCS全橋逆變電路通過(guò)電流傳感器與移相PWM控制單元連接，作用是用于斜波補(bǔ)償前饋控制，用于檢測(cè)電流的實(shí)際值，從而將信號(hào)傳送至移相PWM控制單元。
[0009]采用了上述的方案，由于采用了零電壓、零電流(ZVZCS)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，降低了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗，提高的水處理電源的轉(zhuǎn)化效率，也一定程度上延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命；本電源設(shè)備所產(chǎn)生的高頻脈沖其脈沖頻率、占空比、輸出電壓以及輸出電流信號(hào)大小連續(xù)可調(diào)，與交直流電化學(xué)設(shè)備配套使用后，能有效地降低清水化學(xué)需氧量值，在電鍍廠污水處理系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)使用的結(jié)果是污水經(jīng)處理后的PH值在8-9范圍內(nèi)，有效的處理了污水，很大程度上降低了污水對(duì)環(huán)境的破壞，很大程度上降低了工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型模塊示意圖；
[0011]圖2為圖1的電氣原理圖；

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]如圖1和圖2，一種電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)，包括依次相連的三相全橋整流電路UZVZCS全橋逆變電路2、高頻變壓電路3、高頻整流電路4和單向全橋逆變電路5，以及DSP控制器6、移相PWM控制單元7、第一驅(qū)動(dòng)8電路和第二驅(qū)動(dòng)電路9，所述三相全橋整流電路I將電源的工頻電壓整流成為脈動(dòng)直流電源傳送給ZVZCS全橋逆變電路2，通過(guò)ZVZCS全橋逆變電路2將整流后的直流電源變?yōu)楦哳l交流電源，高頻交流電源由高頻變壓電路3降壓變?yōu)榈蛪航涣麟娫矗蛪航涣麟娫赐ㄟ^(guò)高頻整流電路4整流成為低壓直流電源，單向全橋逆變電路5將低壓直流電源再次逆變，輸出一個(gè)極性、脈沖頻率及占空間比可調(diào)以及輸出電壓、電流大小連續(xù)可調(diào)的脈沖電源；所述DSP控制器6通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)電路9與單向全橋逆變電路5相連并對(duì)單向全橋逆變電路5輸入的直流電壓或電流信號(hào)進(jìn)行采樣，移相PWM控制單元7與DSP控制器6相連，DSP控制器6通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)電路8與ZVZCS全橋逆變電路2相連接。
[0014]所述DSP控制器6包括用于采樣電壓或電流的電源輸出采樣控制器61和用于控制交流或直流恒壓恒流的處理單元62，電源采樣控制器61和單向全橋逆變電路5通過(guò)傳感器連接，傳感器為電壓或電流傳感器。
[0015]DSP控制器6的輸出信號(hào)作為移相PWM控制單兀7的輸入信號(hào),所述電流傳感器檢測(cè)ZVZCS全橋逆變電路的輸出電流作為PWM控制單元的前饋輸入信號(hào)，優(yōu)點(diǎn)是防止占空比大于50%時(shí)，發(fā)生次諧波振蕩，在低占空比或輕載條件下可以減少峰值電流工作模式時(shí)的噪聲干擾。
[0016]所述ZVZCS全橋逆變電路3通過(guò)電流傳感器與移相PWM控制單元7連接，作用是用于斜波補(bǔ)償前饋控制，用于檢測(cè)電流的實(shí)際值，從而將信號(hào)傳送至移相PWM控制單元，防止占空比大于50%時(shí)，發(fā)生次諧波振蕩，在低占空比或輕載條件下可以減少峰值電流工作模式時(shí)的噪聲干擾。
[0017]DSP控制器實(shí)時(shí)采樣單相全橋逆變輸入側(cè)的電壓和電流，作為處理單元的反饋量，電壓/電流的給定值由外部通訊自行設(shè)定，經(jīng)過(guò)電壓PI控制環(huán)和電流PI控制環(huán)實(shí)現(xiàn)恒壓和恒流輸出功能；處理單元的處理結(jié)果與ZVZCS全橋逆變器的輸出電流以及給定的40KHZ鋸齒波信號(hào)疊加后送入移相PWM控制單元，移相PWM控制單元內(nèi)含有UCC2895芯片，該芯片產(chǎn)生兩對(duì)互補(bǔ)的有一定死區(qū)的PWM脈沖信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)圖2中的Ql，Q2, Q3, Q4開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷，阻斷二極管VD1，VD2，諧振電容C2，C3，C4以及諧振電感Lk的存在使零電壓，零電流軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成為可能。單相全橋逆變即圖2中Q5，Q6，Q7，Q8開(kāi)關(guān)管組成的電路，根據(jù)客戶(hù)的要求，在TMS320F2812主控制器中產(chǎn)生脈沖頻率和占空比可調(diào)的PWM脈沖信號(hào)以及實(shí)現(xiàn)正負(fù)極性的倒極功能。
[0018]結(jié)合圖1和圖2，該電路結(jié)構(gòu)主要由4部分組成:
[0019](I)三相全橋整流電路:將50/60HZ的工頻電流整流成為脈動(dòng)的直流信號(hào)，通過(guò)電解電容c1-l，C1-2濾波成為一個(gè)穩(wěn)定的直流電源；
[0020](II)ZVZCS全橋逆變電路和高頻變壓電路:將上面整流后的直流電源變?yōu)?0kHz的高頻交流電源，并通過(guò)高頻變壓電路使輸出電壓變?yōu)橐粋€(gè)頻率為20kHz低壓交流電源，高頻變壓電路采用高頻變壓器降壓；
[0021](III)高頻整流電路:將變壓器輸出的高頻電源整流成為直流電源，并通過(guò)電容C5-C10,電感器Lol濾波使輸出電流穩(wěn)定；
[0022](IV)單向全橋逆變電路:將輸出的低壓電源再次逆變，輸出一個(gè)極性可調(diào)，脈沖頻率及占空比可調(diào)以及輸出電壓、電流大小連續(xù)可調(diào)的脈沖電源。
[0023]其中I和II之間通過(guò)緩啟動(dòng)電路連接，由于濾波電路中有大電容Cl-1，C1-2，為防止上電時(shí)對(duì)電網(wǎng)、功率開(kāi)關(guān)管及電解電容等的沖擊，加入緩啟動(dòng)電路，使電容充電電流控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，圖2中Ccl，Cc2，C5-C10為突波吸收電容，主要吸收開(kāi)關(guān)管的尖峰電壓，降低輸出電壓、電流的諧波，C2，C3，C4為諧振電容又稱(chēng)為隔直電容，Lk為諧振電感，VDl,VD2為阻斷二極管，在開(kāi)關(guān)管Q1，Q2，Q3，Q4導(dǎo)通、關(guān)斷切換過(guò)程中，由于諧振電容、諧振電感以及阻斷二極管的存在，使得開(kāi)關(guān)管工作在零電壓和零電流的開(kāi)關(guān)狀態(tài)(即開(kāi)關(guān)管零電壓時(shí)導(dǎo)通，零電流時(shí)關(guān)斷)，功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗顯著降低。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì):
[0025](I)采用新型的零電壓零電流(ZVZCS)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，功率開(kāi)關(guān)管的損耗顯著降低，水處理電源的效率顯著提升；
[0026](2)輸出的電壓、電流的大小連續(xù)可調(diào)，電壓輸出范圍為12-36V，電流輸出范圍為0-1000A ；
[0027](3)所產(chǎn)生的高頻脈沖頻率和占空比連續(xù)可調(diào)，頻率調(diào)節(jié)的范圍為0-2000HZ，占空比調(diào)節(jié)范圍為0-100 ；
[0028](4)水處理電源具有直流輸出、脈沖輸出兩種輸出模式可以相互切換，具有正負(fù)倒極輸出功能，正負(fù)極性的輸出可以通過(guò)外部接口自動(dòng)轉(zhuǎn)換，也可以通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換
[0029](5)具有輸入、輸出欠壓、過(guò)壓、過(guò)流等保護(hù)功能，發(fā)生故障時(shí)通過(guò)可視化通訊界面很方便的找出是何種故障。
[0030](6)采用RS485總線與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)智能化的控制。
[0031]本電化學(xué)水處理電源嚴(yán)格根據(jù)水處理行業(yè)的工藝要求而開(kāi)發(fā)的一款產(chǎn)品，該電化學(xué)水處理電源適用于電滲析、電絮凝、電氣浮、電吸附、高級(jí)氧化等電化學(xué)工藝，適用于電子、醫(yī)藥、化工、火力發(fā)電、食品、啤酒、飲料、印染、涂裝及電鍍等行業(yè)的給水處理、廢水處理。也可用于物料的濃縮、提純、分離等物理化學(xué)過(guò)程。還可以用于廢水、廢液的處理與貴重金屬的回收，如從電鍍廢液中回收鎳等，電化學(xué)水處理電源與交/直流電化學(xué)設(shè)備配套使用，所產(chǎn)生的高頻脈沖電流可以降低清水COD (化學(xué)需氧量)值，經(jīng)過(guò)處理后使水的PH值維持在8-9范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)，包括依次相連的三相全橋整流電路、272(:3全橋逆變電路、高頻變壓電路、高頻整流電路和單向全橋逆變電路，以及03？控制器、移相？麗控制單元、第一驅(qū)動(dòng)電路和第二驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述三相全橋整流電路將電源的工頻電壓整流成為脈動(dòng)直流電源傳送給取似全橋逆變電路，通過(guò)取似全橋逆變電路將整流后的直流電源變?yōu)楦哳l交流電源，高頻交流電源由高頻變壓電路降壓變?yōu)榈蛪航涣麟娫矗蛪航涣麟娫赐ㄟ^(guò)高頻整流電路整流成為低壓直流電源，單向全橋逆變電路將低壓直流電源再次逆變，輸出一個(gè)極性、脈沖頻率及占空間比可調(diào)以及輸出電壓、電流大小連續(xù)的脈沖電源；所述03？控制器通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)電路與單相全橋逆變電路相連并對(duì)單相全橋逆變電路輸入的直流電壓和輸出的電流信號(hào)分別進(jìn)行采樣，移相控制單元與03？控制器相連，08？控制器通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)電路與取似全橋逆變電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)，其特征在于:所述03？控制器包括用于采樣電壓或電流的電源輸出采樣控制器和用于控制交流或直流恒壓恒流輸出的處理單元，電源輸出采樣控制器和單相全橋逆變電路通過(guò)傳感器連接，傳感器為電壓或電流傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)水處理電源控制系統(tǒng)，其特征在于:所述靈3全橋逆變電路通過(guò)電流傳感器與移相？麗控制單元連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204241883SQ201420564992
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】王成波, 張仲元, 董步洲, 顧季蒙, 張貞飛 申請(qǐng)人:常州聯(lián)力自動(dòng)化科技有限公司