專利名稱：大功率高壓直流靜電電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源裝置，特別是一種可作為除塵、噴涂、X光靜電電源的大功率高壓直流靜電電源裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的高壓靜電電源裝置，核心技術(shù)多采用晶體管振蕩電路、倍壓整流電路，以得到直流高壓電。其中，晶體管振蕩電路將上一電路供給的直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，經(jīng)電容倍壓電路升壓，整流后輸出直流高壓電。該技術(shù)的缺陷在于，由晶體管振蕩電路產(chǎn)生的高頻交流電頻率低；電容倍壓電路雖然升壓容易，但輸出電流小，功率低，因此采用這種技術(shù)的電源不但體積大，而且效率低，功耗高，不符合現(xiàn)代社會(huì)節(jié)能的要求。
現(xiàn)有技術(shù)中，亦有采用逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電的。逆變器通常采用高頻小功率開關(guān)晶體管，通過(guò)提高交流電頻率，來(lái)提高升壓效率；或采用大功率開關(guān)管(如可控硅)，提高交流電的輸出功率，進(jìn)而提高升壓效率。兩種方案均有其缺陷所在第一種方案頻率高，但功率小，因此效率不高；第二種方案功率大，但頻率只能達(dá)到中頻，約10KHZ，因此效率也較低。由此可見，上述技術(shù)并不能真正有效地提高轉(zhuǎn)化效率。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于克服上述弊端，提供一種體積小，頻率高，功率大，效率高的大功率高壓直流靜電電源裝置。
本實(shí)用新型的又一目的在于提供一種可靠性高，可智能控制的大功率高壓直流靜電電源裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)措施一、用逆變驅(qū)動(dòng)器、逆變器組合實(shí)現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電的功能，使逆變器輸出的高頻交流電頻率高，功率大。
二、采用結(jié)構(gòu)上有特殊設(shè)計(jì)的升壓變壓器，使高頻交流電壓既有效升高，又能獲得較大的功率，從而保證本實(shí)用新型的輸出效率。
三、采用微處理器與各保護(hù)電路結(jié)合的設(shè)計(jì)。微處理器接收各保護(hù)電路的采樣信號(hào)，通過(guò)軟件對(duì)信號(hào)值進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷的結(jié)果輸出相應(yīng)信號(hào)，控制部分電路的運(yùn)行，以達(dá)到智能化的要求。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)如下一種大功率高壓直流靜電電源裝置，包括電源電路、調(diào)壓整流電路、整流輸出電路以及過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于還包括逆變驅(qū)動(dòng)器、逆變器、升壓變壓器；電源電路通過(guò)隔離變壓器，給全電路提供電源；調(diào)壓整流電路接收電源電路傳送的交流電，輸出穩(wěn)定的直流電至逆變器；逆變驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生雙驅(qū)動(dòng)方波，對(duì)逆變器的功率晶體管(IGBT)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；逆變器將調(diào)壓整流電路送來(lái)的直流電，轉(zhuǎn)變成高頻交流電，供升壓變壓器升壓；升壓變壓器將逆變器輸出的高頻交流電升壓，并經(jīng)整流輸出電路，輸出高壓直流電；一過(guò)流保護(hù)電路采集逆變器的電流信號(hào)送到逆變驅(qū)動(dòng)器，逆變驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)該電流，如果電流大于預(yù)設(shè)值，則逆變驅(qū)動(dòng)器停止輸出脈沖信號(hào)。
本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于還包括微處理器和過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路；過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路采集調(diào)壓整流電路的電壓、電流信號(hào)送到微處理器，微處理器判斷該電壓、電流是否高于預(yù)設(shè)值，若高于，則輸出控制信號(hào)，切斷電源電路的輸出；升壓變壓器通過(guò)一過(guò)流保護(hù)電路，輸出電流信號(hào)到微處理器，如微處理器判斷該電流高于預(yù)設(shè)值，則輸出控制信號(hào)，切斷電源電路的輸出；微處理器對(duì)逆變驅(qū)動(dòng)器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，若逆變驅(qū)動(dòng)器無(wú)信號(hào)輸出，微處理器輸出控制信號(hào)，切斷電源電路的輸出；微處理器對(duì)整流電路輸出的高壓直流電壓進(jìn)行采樣判斷，若該電壓值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，微處理器輸出控制信號(hào)，調(diào)壓整流電路暫停工作。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本裝置中將逆變驅(qū)動(dòng)器、逆變器和升壓變壓器有機(jī)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)自動(dòng)控制的穩(wěn)定的高壓直流電源，使得電源能夠始終保持在最佳的工作點(diǎn)上。當(dāng)電源用于除塵裝置上，能夠獲得很高的除塵效率。
2、本裝置中使用了逆變裝置，輸出標(biāo)準(zhǔn)的高頻交流電壓，使電源工作穩(wěn)定、功耗小、效率高，與同類電源相比，有較大的功率輸出。
3、本裝置中采用了逆變驅(qū)動(dòng)器模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)逆變器中的IGBT，使得國(guó)內(nèi)“高頻大功率逆變電路”無(wú)法實(shí)現(xiàn)高頻、大功率逆變電路的一項(xiàng)空白得以解決。
4、本裝置中設(shè)計(jì)了大功率高壓變壓器直接升壓法。將三個(gè)變壓器的初級(jí)線圈并聯(lián)，次級(jí)線圈分別整流后再串聯(lián)，達(dá)到了實(shí)現(xiàn)高壓大功率的目的，開拓了我國(guó)高壓升壓的新領(lǐng)域。由于采用了高頻變壓器直接升壓法，使得升壓元件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，超過(guò)了利用電容倍壓升壓的水平，最重要的一點(diǎn)是有效地解決了分布電容Cs、漏感Ls的問(wèn)題，提高了高壓電流的輸出，且體積比工頻升壓器小幾十倍，比同等功率的倍壓升壓器體積小幾倍。
5、本裝置中采用了模塊式驅(qū)動(dòng)，使得電路非常簡(jiǎn)單，且可靠性高、易于生產(chǎn)，有利于我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，增加了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的描述

圖1是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)高壓及控制過(guò)程的方框圖；圖2是本實(shí)用新型的逆變驅(qū)動(dòng)及逆變器原理圖；圖3是本實(shí)用新型的升壓變壓器接線圖；圖4是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，電源裝置通過(guò)隔離變壓器，給全電路提供電源。首先提供給調(diào)壓器交流電，同時(shí)過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路將電壓、電流信號(hào)送到微處理器，實(shí)現(xiàn)過(guò)流過(guò)壓保護(hù)。調(diào)壓整流電路由微處理器控制調(diào)壓，即微處理器接收過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路傳送的電壓、電流采樣信號(hào)，與預(yù)設(shè)值比較，若大于預(yù)設(shè)值，則微處理器切斷電源電路的輸出，保證電路的安全；微處理器還對(duì)整流輸出電路的輸出值采樣、判斷，若該電壓值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，微處理器輸出控制信號(hào)，調(diào)壓整流電路暫停工作。調(diào)壓整流電路輸出穩(wěn)定的直流電至逆變器。逆變驅(qū)動(dòng)器發(fā)生雙驅(qū)動(dòng)方波，對(duì)逆變器的IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。逆變器將調(diào)壓整流電路送來(lái)的直流電，變成高頻交流電，供升壓變壓器升壓。同時(shí)逆變驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)逆變器的電流，如果電流過(guò)大則停止輸出方波；微處理器對(duì)逆變驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，若逆變驅(qū)動(dòng)器無(wú)輸出，則微處理器控制切斷電源電路，使本裝置停止后重新啟動(dòng)。升壓變壓器原邊將逆變器輸出的高頻交流電升壓，經(jīng)整流輸出電路輸出高壓直流電。同時(shí)，升壓變壓器通過(guò)流保護(hù)電路，輸出電流信號(hào)到微處理器，提供負(fù)載過(guò)流保護(hù)。
參見圖2，其中逆變驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部集成兩個(gè)施密特觸發(fā)器、兩個(gè)與門、兩個(gè)隔離環(huán)節(jié)、兩個(gè)電平匹配器、兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)極、兩個(gè)過(guò)電流檢測(cè)比較器、一個(gè)電源電壓監(jiān)視及一個(gè)誤差監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，共八個(gè)單元電路。當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)P8、P12進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器后，由施密特觸發(fā)器對(duì)脈沖進(jìn)行整形，整形后的脈沖經(jīng)一與門后進(jìn)入隔離變壓器一次側(cè)，其二次側(cè)得到與輸入脈沖同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)S8、S14輸出，使IGBT導(dǎo)通逆變器橋臂中點(diǎn)引線，通過(guò)升壓變壓器原邊與逆變器半橋電容中點(diǎn)連接，將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，供升壓變壓器升壓?br> 逆變器采用新型大功率的功率晶體管IGBT；逆變器由輸入電阻R19、R20、R22、R23；輸入保護(hù)電阻R25、R26；雙向穩(wěn)壓管D4--D7；新型功率開關(guān)管IGBT；半橋電容C9、C10；續(xù)流二極管D8、D9組成；穩(wěn)壓管D4、D5，D6、D7反向串聯(lián)后與電阻R25、R26并聯(lián)，接于IGBT觸發(fā)極雙IGBT發(fā)射極與集電極分別通過(guò)D8、D9串聯(lián)，由橋臂中點(diǎn)引出線通過(guò)升壓變壓器，與串聯(lián)的半橋電容C9、C10的中點(diǎn)引出線連接，組成半橋逆變器。圖中的升壓變壓器為簡(jiǎn)圖，其具體結(jié)構(gòu)見圖3。
參見圖3，升壓變壓器包括三個(gè)變壓器，各變壓器的初級(jí)線圈并聯(lián)，次級(jí)線圈分別整流后再串聯(lián)，輸出高壓直流電。
參見圖4，其中逆變驅(qū)動(dòng)器的具體電路參見圖2，升壓變壓器的具體電路參見圖3。調(diào)壓整流電路采用調(diào)壓器，過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路以及脈沖發(fā)生器均為已知電路，在本實(shí)用新型中并無(wú)特殊要求。微處理器采用型號(hào)為8031的單片機(jī)，圖中顯示了其與其他電路的連接關(guān)系，其中輸入信號(hào)與微處理器的輸入輸出接口連接。
權(quán)利要求1.一種大功率高壓直流靜電電源裝置，包括電源電路、調(diào)壓整流電路、整流輸出電路以及過(guò)流保護(hù)電路，其特征在于還包括逆變驅(qū)動(dòng)器、逆變器、升壓變壓器；電源電路通過(guò)隔離變壓器，給全電路提供電源；調(diào)壓整流電路接收電源電路傳送的交流電，輸出穩(wěn)定的直流電至逆變器；逆變驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生雙驅(qū)動(dòng)方波，對(duì)逆變器的功率晶體管(IGBT)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；逆變器將調(diào)壓整流電路送來(lái)的直流電，轉(zhuǎn)變成高頻交流電，供升壓變壓器升壓；升壓變壓器將逆變器輸出的高頻交流電升壓，并經(jīng)整流輸出電路，輸出高壓直流電；一過(guò)流保護(hù)電路采集逆變器的電流信號(hào)送到逆變驅(qū)動(dòng)器，逆變驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)該電流，如果電流大于預(yù)設(shè)值，則逆變驅(qū)動(dòng)器停止輸出脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于還包括微處理器和過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路；其中，過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路采集調(diào)壓整流電路的電壓、電流信號(hào)送到微處理器，微處理器判斷該電壓、電流是否高于預(yù)設(shè)值，若高于，則輸出控制信號(hào)，切斷電源電路的輸出；升壓變壓器通過(guò)一過(guò)流保護(hù)電路，輸出電流信號(hào)到微處理器，如微處理器判斷該電流高于預(yù)設(shè)值，則輸出控制信號(hào)，切斷電源電路的輸出；微處理器對(duì)逆變驅(qū)動(dòng)器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，若逆變驅(qū)動(dòng)器無(wú)信號(hào)輸出，微處理器輸出控制信號(hào)，切斷電源電路的輸出；微處理器對(duì)整流電路輸出的高壓直流電壓進(jìn)行采樣判斷，若該電壓值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，微處理器輸出控制信號(hào)，調(diào)壓整流電路暫停工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于還包括一脈沖發(fā)生器，為逆變驅(qū)動(dòng)器提供脈沖信號(hào)；脈沖信號(hào)經(jīng)逆變驅(qū)動(dòng)器的輸入端(P8、P12)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器，由施密特觸發(fā)器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行整形，整形后的脈沖經(jīng)一與門后進(jìn)入隔離變壓器一次側(cè)，其二次側(cè)得到與輸入脈沖同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由逆變驅(qū)動(dòng)器的輸出端(S8、S14)輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于所述的逆變器采用功率晶體管(IGBT)；逆變器由輸入電阻(R19、R20、R22、R23)、輸入保護(hù)電阻(R25、R26)、雙向穩(wěn)壓管(D4--D7)、功率開關(guān)管(IGBT)、半橋電容(C9、C10)、續(xù)流二極管(D8、D9)組成；穩(wěn)壓管(D4、D5，D6、D7)分別反向串聯(lián)后與電阻(R25、R26)并聯(lián)，接于功率開關(guān)管(IGBT)觸發(fā)極；雙功率開關(guān)管(IGBT)發(fā)射極與集電極分別通過(guò)D8、D9串聯(lián)，由橋臂中點(diǎn)引出線通過(guò)升壓變壓器，與串聯(lián)的半橋電容(C9、C10)的中點(diǎn)引出線連接，組成半橋逆變器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于所述的升壓變壓器，包括三個(gè)變壓器；三個(gè)變壓器初級(jí)線圈并聯(lián)，次級(jí)線圈分別整流后再串聯(lián)，輸出高壓直流電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于所述的微處理器采用型號(hào)為8031的單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大功率高壓直流靜電電源裝置，其特征在于所述的調(diào)壓整流電路采用調(diào)壓器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電源裝置，特別是一種可作為除塵、噴涂、X光靜電電源的大功率高壓直流靜電電源裝置。本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種體積小，頻率高，功率大，效率高，并且可靠性高，可智能控制的大功率高壓直流靜電電源裝置。本裝置將逆變驅(qū)動(dòng)器、逆變器和升壓變壓器有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了微處理器自動(dòng)控制的穩(wěn)定的高壓直流電源，使得電源能夠始終保持在最佳的工作點(diǎn)上。當(dāng)電源用于除塵裝置上，能夠獲得很高的除塵效率。
文檔編號(hào)H02M3/24GK2569435SQ0223797
公開日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者文復(fù)生, 常廣月 申請(qǐng)人:文復(fù)生, 常廣月