一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源。所述的臭氧發(fā)生器供電電源，包括整流模塊、兩路Boost升壓變換器、全橋逆變電路、單級LC諧振電路、采樣調(diào)理電路、控制電路和介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器。本發(fā)明利用兩路Boost升壓變換器得到兩路可分別進行閉環(huán)控制的直流電源A和B，這兩路電源經(jīng)過全橋逆變電路，并結(jié)合單級LC諧振回路，使得臭氧發(fā)生器端電壓快速達到數(shù)千伏的放電電壓。本發(fā)明提出的臭氧發(fā)生器供電電源結(jié)構(gòu)簡單、無中高頻變壓器能克服常規(guī)介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源中存在的變壓器損耗大、變壓器易出現(xiàn)磁飽和和供電電源體積大、供電電壓不足、大電壓建立緩慢等問題。
【專利說明】—種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型
臭氧發(fā)生器供電電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種特種電源，特別涉及一種介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]臭氧作為一種無殘留的強氧化劑，被廣泛用于水處理、除臭、去色與消毒等領(lǐng)域。目前工業(yè)上有多種合成臭氧的方法，但介質(zhì)阻擋(Dielectric Barrier-Based Discharge,簡稱DBD)放電法是應(yīng)用最廣泛的合成方法，其具有能耗相對較低，單機產(chǎn)量高，氣源充足等優(yōu)點。
[0003]介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器工作時存在放電階段與未放電階段，并且放電起始電壓高達幾KV至十幾KV，目前DBD型臭氧發(fā)生器的供電電源多為串并聯(lián)諧振式的逆變電源，通過調(diào)節(jié)施加在臭氧發(fā)生器上的正弦或準(zhǔn)正弦激勵的幅值和頻率來調(diào)節(jié)發(fā)生器的放電功率，從而調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量。但DBD型臭氧發(fā)生器放電的效率與發(fā)生器端電壓幅值及充電階段與放電階段所占時間比密切相關(guān)，即只有充電階段在整個工作周期內(nèi)所占時間比少且在放電階段發(fā)生器上電壓維持在較高電壓值(該數(shù)值取決于放電管的耐壓)時，臭氧發(fā)生器才可能得到較高的放電效率。同時為了得到較高的工作電壓和電流要使用中高頻變壓器，在這種情況下不僅增加了電路的成本、體積、控制難度和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時容易出現(xiàn)變壓器的磁飽和現(xiàn)象。
[0004]因此，從這個角度看，目前采用的現(xiàn)有的DBD型臭氧發(fā)生器的激勵源，并不是一種最為高效的激勵源，因而上述常用的供電電源不能高效地解決介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器的供電問題。本發(fā)明為解決以上可能出現(xiàn)的問題，提出了使用兩路Boost電路進行電壓的抬升和使用單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)的無中高頻變壓器的供電電源來達到臭氧發(fā)生器的供電電壓，解決了常規(guī)供電電源中存在著中高頻變壓器的磁飽和現(xiàn)象。由于取消了中高頻變壓器使得供電電源體積大為減少，采用交錯Boost電路進行電壓的抬升也極大地提升了供電電源的適用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]—種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，由市電整流輸入模塊、兩路Boost式DC/DC升壓型變換器、單相全橋逆變電路、單級LC諧振電路、電壓電流反饋調(diào)理電路、控制電路以及介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器組成，其特征在于兩路Boost升壓式DC/DC變換器得到兩路可分別進行閉環(huán)控制的電源A和B，這兩路電源與全橋逆變電路連接，全橋逆變電路的輸出端與單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)連接，單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器連接。[0008]所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于交流市電220V的正負極與不可控整流橋的輸入端相連。
[0009]所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于不可控的整流橋的輸出端兩端與第一穩(wěn)壓電容Cl的兩端連接，同時第一穩(wěn)壓電容Cl正極與兩路Boost升壓式DC/DC變換器的第一電感LI和第二電感L2連接，第一穩(wěn)壓電容Cl負極與兩路Boost電路的地極連接。
[0010]所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于兩路Boost升壓電路的第一電感LI與第二電感L2分別與第一開關(guān)管Ql的漏極、第二開關(guān)管Q2的漏極連接(第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別與第一快恢復(fù)二極管Dl和第二快恢復(fù)二極管D2反并聯(lián))，同時分別與第三快恢復(fù)二極管D3、第四快恢復(fù)
二極管D4的一端連接。
[0011]所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于兩路Boost升壓電路的第三快恢復(fù)二極管D3、第四快恢復(fù)二極管D4分別與第二穩(wěn)壓電容C2和第三穩(wěn)壓電容C3的一端連接。
[0012]所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于兩路Boost升壓式DC/DC變換器的第二穩(wěn)壓電容C2和第三穩(wěn)壓電容C3的輸出端分別與全橋逆變電路的高端第三開關(guān)管Q5漏極和第四開關(guān)管Q7漏極連接，同時全橋逆變電路中的第三開關(guān)管Q5和第四開關(guān)管Q7分別與第五快恢復(fù)的二極管D5和第六快恢復(fù)二極管D7反并聯(lián)。第三開關(guān)管Q5的源極和第四開關(guān)管Q7源極分別與第五開關(guān)管Q6的漏極和第六開關(guān)管Q8的漏極連接。第五開關(guān)管Q6和第六開關(guān)管Q8分別與第七快恢復(fù)二極管D6和第八快恢復(fù)二極管D8反并聯(lián)。第五開關(guān)管Q6的源極和第六開關(guān)管Q8的源極與整個電路的地極連接。
[0013]所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于全橋逆變電路的輸出端A與第三諧振電感L3的一端連接，第三諧振電感L3的另一端與第四諧振電容C4的一端連接，第四諧振電容C4的另一端與全橋逆變電路輸出端B連接。
[0014]所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于第三諧振電感L3和第四諧振電容C4的公共端與介質(zhì)阻擋型臭氧發(fā)生器的高壓電極端相連，介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器的地極與第四諧振電容C4的一端連接。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0016](I)電源結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計，體積小，成本低；
[0017](2)使用單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)，其參數(shù)設(shè)計方便，可靠；
[0018](3)無需使用中高頻升壓變壓器，克服了磁飽和現(xiàn)象，損耗小，效率高，便于實現(xiàn)高頻化；
[0019](4)使用閉環(huán)調(diào)節(jié)方式使得臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量調(diào)節(jié)方便，調(diào)節(jié)形式多樣性；
[0020](5)該電源能夠在較短的時間內(nèi)高速建立和切換大電壓的功能，使得DBD型臭氧發(fā)生器能夠達到快速放電。
[0021](6)該電源中存在兩路Boost升壓式DC/DC變換器可以得到兩路可分別進行閉環(huán)控制的電源A和B，通過逆變控制使得臭氧發(fā)生器達到快速放電，此拓撲結(jié)構(gòu)具有實用性。[0022](7)通過控制電路的閉環(huán)控制可根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)來控制放電電流和電壓的大小，調(diào)節(jié)方便快捷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源的示意圖。
[0024]圖2臭氧發(fā)生器的等效模型。
[0025]圖3直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源的實現(xiàn)電路。
[0026]圖4直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源的閉環(huán)調(diào)節(jié)方框圖。
[0027]圖5典型參數(shù)下發(fā)生器上電壓波形【具體實施方式】
[0028]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0029]如圖1所示為基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源的示意圖。包括市電整流輸入模塊、兩路Boost型DC/DC升壓型變換器、單相全橋逆變電路、單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)以及介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器。其中單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)輸入端與全橋逆變電路連接， 輸出端與介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器連接。
[0030]單級LC諧振升壓原理:
[0031]本發(fā)明提出的臭氧發(fā)生器供電電源利用兩路Boost升壓電路和單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)諧振升壓。對于單級LC諧振式逆變電源，給全橋逆變電路施加兩路占空比為0.5的互補驅(qū)動信號后，電壓增益:
【權(quán)利要求】
1.一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，由市電整流輸入模塊、兩路Boost式DC/DC升壓型變換器、單相全橋逆變電路、單級LC諧振電路、電壓電流反饋調(diào)理電路、控制電路以及介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器組成，其特征在于兩路Boost升壓式DC/DC變換器得到兩路可分別進行閉環(huán)控制的電源A和B，這兩路電源與全橋逆變電路相連，全橋逆變電路的輸出端與單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)連接，單級LC諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出與介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于交流市電220V的正負極與不可控整流橋的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于不可控的整流橋的輸出端兩端與第一穩(wěn)壓電容Cl的兩端連接，同時第一穩(wěn)壓電容Cl正極與兩路Boost升壓式DC/DC變換器的第一電感LI和第二電感L2連接，第一穩(wěn)壓電容Cl負極與兩路Boost電路的地極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于兩路Boost升壓電路的第一電感LI與第二電感L2分別與第一開關(guān)管Ql的漏極、第二開關(guān)管Q2的漏極連接(第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2分別與第一快恢復(fù)二極管Dl和第二快恢復(fù)二極管D2反并聯(lián))，同時分別與第三快恢復(fù)二極管D3、第四快恢復(fù)二極管D4的一端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于兩路Boost升壓電路的第三快恢復(fù)二極管D3、第四快恢復(fù)二極管D4分別與第二穩(wěn)壓電容C2和第三穩(wěn)壓電容C3的一端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于兩路Boost升壓式DC/DC變換器的第二穩(wěn)壓電容C2和第三穩(wěn)壓電容C3的輸出端分別與全橋逆變電路的高端第三開關(guān)管Q5的漏極和第四開關(guān)管Q7的漏極連接，同時全橋逆變電路中的第三開關(guān)管Q5和第四開關(guān)管Q7與第五快恢復(fù)二極管D5和第六快恢復(fù)二極管D7反并聯(lián)。同時第三開關(guān)管Q5的源極和第四開關(guān)管Q7的源極分別與第五開關(guān)管Q6的漏極和第六開關(guān)管Q8的漏極連接。第五開關(guān)管Q6和第六開關(guān)管Q8分別與第七快恢復(fù)二極管D6和第八快恢復(fù)二極管D8反并聯(lián)。第五開關(guān)管Q6的源極和第六開關(guān)管Q8的源極與整個電路的地極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于全橋逆變電路的輸出端A與第三諧振電感L3的一端相連，第三諧振電感L3的另一端與第四諧振電容C4的一端連接，第四諧振電容C4的另一端與全橋逆變電路輸出端B連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于直流交錯升壓和交流諧振網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器供電電源，其特征在于第三諧振電感L3和第四諧振電容C4的公共端與介質(zhì)阻擋型臭氧發(fā)生器的高壓電極端相連，介質(zhì)阻擋放電型臭氧發(fā)生器的地極與第四諧振電容C4的一端連接。
【文檔編號】H02M3/155GK104009634SQ201410197018
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】唐雄民, 余亞東, 嚴其林, 李思琪 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)