專利名稱：大功率高頻脈沖電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大功率高頻脈沖電源。
背景技術(shù)：
眾所周知用于大型放電等離子體反應(yīng)器的電源須在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生流光電暈，以治理工業(yè)廢氣。通常從流光產(chǎn)生的速度和內(nèi)阻等方面考慮局限于納秒級(10-9)的高壓窄脈沖供電。已采用的產(chǎn)生高壓窄脈沖的方法為火花隙法和晶閘管法?；鸹ㄏ斗ǖ娜秉c(diǎn)是產(chǎn)生的高壓窄脈沖電源的輸出功率很低，不適于工業(yè)化生產(chǎn)的使用。晶閘管法提供的高壓窄脈沖電源的基本原理是通過晶閘管在短時間內(nèi)將佇能電容器上儲存的電荷向一個脈沖升壓變壓器原邊放電，其副邊感應(yīng)生成高壓脈沖供電，其缺點(diǎn)是由于工業(yè)化生產(chǎn)通常所需功率較大，為產(chǎn)生大功率高壓窄脈沖，晶閘管須高重復(fù)率的工作在大電流脈沖放電工況，使晶閘管工作壽命受到嚴(yán)重影響，同時由于變壓器件及儲能電容等能力限制，目前，上述高壓脈沖電源重復(fù)率一般在200赫茲左右的音頻范圍內(nèi)，工作時噪聲對環(huán)境的污染嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大功率脈沖電源，該電源采用高頻可控硅SCR及IBGT半導(dǎo)體功率模塊等固體器件為開關(guān)元件，雖然電源容量相對較小，但每個電源都帶有通訊總線接口，以便于用多個電源合成較大的容量向大功率負(fù)載供電，在大大降低了原有用一個電源來產(chǎn)生高重復(fù)率大功率脈沖的難度的同時，使選用可靠性高，壽命長的固體器件成為可能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種大功率高頻脈沖電源，由一個高頻脈沖電源與一個高頻高壓直流電源通過連線連接疊加而成，高頻脈沖電源中的可控整流器、高頻脈沖逆變器、脈沖變壓器的輸入輸出端按順序首尾相連接，脈沖變壓器的一個輸出端與負(fù)載的一端相連接；所述脈沖變壓器的另一輸出端與高頻高壓直流電源中的整流器的一個輸出端相連接，該高頻高壓直流電源中的可控整流器、高頻脈沖逆變器、脈沖變壓器、整流器的輸入輸出端依次首尾相連接，整流器的正極輸出端與脈沖變壓器的副邊相連接，該整流器的負(fù)極與負(fù)載的一端相連接，共地；三相交流電通過A、B、C，A′、B′、C′向高頻脈沖電源和高頻高壓直流電源輸入端a、b、c，a′、b′、c′分別供電。
所述的高頻脈沖電源由可控整流器、高頻脈沖逆變器、脈沖變壓器依次連接而成，三相交流電經(jīng)A、B、C三端輸入可控整流器(1)的輸入端a、b、c，大功率可控硅管D1-D6成三相橋式連接，其輸出端mn并聯(lián)濾波電容C1后作為高頻逆變器(2)的輸入，逆變器(2)由四只場效應(yīng)半導(dǎo)體功率模塊P1-P4成橋式連接，其輸出端XY連接脈沖變壓器B1的原邊，其副邊一個輸出端e與負(fù)載Z的一端E相連接，另一輸出端f與高頻高壓直流電源(II)中的整流器(3)的正極h相連接。
所述的高頻高壓直流電源(II)由可控整流器(1′)、高頻脈沖逆變器(2′)、脈沖變壓器(B′)、整流器(3)依次連接而成，三相交流電經(jīng)A′，B′，C′三端輸入可控整流器(1′)的輸入端a′，b′，c′，可控整流器(1′)中的六只可控硅D7-D12成橋式連接，其輸出端m′n′并接濾波電容C2后作為逆變器(2′)的輸入端，逆變器(2‘)由四只場效應(yīng)半導(dǎo)體功率模塊P5-P8成橋式連接，其輸出端X′Y′連接至脈沖變壓器B1′的原邊，其副邊UV與整流器(3)的輸入端相連接，該整流器(3)中的大功率整流二極管D13-D16為高壓硅堆，在其輸出端hj上并接濾波電容C3，其正極h連接至脈沖變壓器B1的一個輸出端f，負(fù)極i與負(fù)載Z的O端相連接共地。
所述多個大功率脈沖電源(S1)、(S2)、(S3)、、、、、、(Sn)通過LONWORKS/CAN總線和插接式接口將其順序連接組合成脈沖電源組，聯(lián)合向負(fù)載Z供電。
由于本實(shí)用新型采用了上述技術(shù)方案，與晶閘管放電法相比，本實(shí)用新型的有益效果為大功率高頻脈沖電源采用高頻可控硅SCR及IBGT場效應(yīng)半導(dǎo)體功率模塊等固體器件為開關(guān)元件，雖然電源容量相對較小，但每個電源都帶有通訊總線接口，以便于用多個電源合成較大的容量向大功率負(fù)載供電，在大大降低了原有用一個電源來產(chǎn)生高重復(fù)頻率大功率脈沖的難度的同時，使選用可靠性高，壽命長的固體器件成為可能。



圖1為本實(shí)用新型提供的大功率高頻脈沖電源的總框圖，圖2為本實(shí)用新型提供的大功率高頻脈沖電源的框圖，圖3為本實(shí)用新型提供的大功率高頻脈沖電源的電路原理圖，其中1-1′為可控整流器，2-2′為高頻脈沖逆變器，3為整流器，I為高頻脈沖電源，II為高頻高壓直流電源，S1、S2……Sn為本實(shí)用新型提供的大功率高頻脈沖電源具體實(shí)施方式
如附圖1，3所示，S1-Sn為結(jié)構(gòu)相同的一組大功率高頻脈沖電源，每個大功率高頻脈沖電源由高頻脈沖電源與高頻高壓直流電源直接疊加而成，對大功率反應(yīng)器負(fù)載可采用本實(shí)用新型提供的大功率高頻脈沖電源組合供電。
高頻脈沖電源中通過交一直一交的變換方式，將輸入的380V交流信號變換為10-15千赫茲的高頻脈沖，可控硅管D1-D6與電容C1組成的可控整流器實(shí)現(xiàn)DC/AC的變換，場效應(yīng)半導(dǎo)體功率模塊P1-P4組成的逆變器實(shí)現(xiàn)AC/DC的逆變過程，并通過脈沖變壓器B1將變換來的高頻脈沖信號送至負(fù)載Z的一端E。
高頻高壓直流電源中，同樣采用通過D7-D12與電容C2、場效應(yīng)功率模塊P5-P8交～直～交的變換后，脈沖變壓器B1′輸出的交流信號再經(jīng)過大功率整流二極管D13-D16與電容C3的整流、濾波，即可得到穩(wěn)定的直流高壓信號，將其送至高頻脈沖電源中與高頻脈沖疊加后形成的大功率高頻脈沖為反應(yīng)器供電，可使反應(yīng)器中產(chǎn)生流光電暈，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)廢氣的處理。
當(dāng)向大負(fù)載供電時，可將單個的大功率脈沖電源S1、S2……Sn通過LONWORKS/CAN總線和插接式接口順序連接，組合使用，故特別適用于大型放電等離子體反應(yīng)器中的廢氣除塵、脫硫、脫硝等工業(yè)生產(chǎn)的需求。
本實(shí)用新型中，高頻脈沖電源I和高頻高壓直流電源II中，可控整流器1、1′中的D1-D12選用額定參數(shù)為500A/2400V的高頻可控硅管。逆變器2、2′中的P1-P8為PM300DSA/120場效應(yīng)半導(dǎo)體功率模塊，整流器3中的大功率整流二極管D13-D16選用耐壓為100千伏的高壓硅堆，脈沖變壓器B1、B1′的匝數(shù)比為10∶100，用本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，即可得到一個在8萬伏高壓直流電源上疊加有脈沖幅值為12萬伏、頻率為20千赫茲的大功率高頻脈沖電源。
權(quán)利要求1.一種大功率高頻脈沖電源(S1)，其特征在于由一個高頻脈沖電源(I)與一個高頻高壓直流電源(II)通過連線fh連接疊加而成，所述的高頻脈沖電源(I)中的可控整流器(1)、高頻脈沖逆變器(2)、脈沖變壓器(B1)的輸入輸出端按順序首尾相連接，脈沖變壓器(B1)的一個輸出端(e)與負(fù)載(Z)的一端E相連接，該脈沖變壓器(B1)的另一輸出端f與高頻高壓直流電源(II)中的整流器(3)的一個輸出端h相連接，所述高頻高壓直流電源(II)中的可控整流器(1′)、高頻脈沖逆變器(2′)、脈沖變壓器(B′)、整流器(3)的輸入輸出端依次首尾相連接，整流器(3)的正極輸出端h與脈沖變壓器B1的副邊f(xié)相連接，該整流器(3)的負(fù)極j與負(fù)載Z的一端O相連接，共地；三相交流電通過A、B、C，A′、B′、C′向高頻脈沖電源(I)和高頻高壓直流電源(II)的輸入端a、b、c，a′、b′、c′分別供電。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率脈沖電源，其特征在于所述的高頻脈沖電源(I)中的可控整流器(1)、高頻脈沖逆變器(2)、脈沖變壓器(B1)，三相交流電經(jīng)A、B、C三端輸入可控整流器(1)的輸入端a、b、c，大功率可控硅管D1-D6成三相橋式連接，其輸出端mn并聯(lián)濾波電容C1后作為高頻逆變器(2)的輸入，逆變器(2)由四只場效應(yīng)半導(dǎo)體功率模塊P1-P4成橋式連接，其輸出端XY連接脈沖變壓器B1的原邊，其副邊一個輸出端e與負(fù)載Z的一端E相連接，另一輸出端f與高頻高壓直流電源(II)中的整流器(3)的正極h相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率脈沖電源，其特征在于所述的高頻高壓直流電源(II)由可控整流(1′)高頻脈沖逆變器(2′)脈沖變壓器(B′)、整流器(3)依次連接而成，三相交流電經(jīng)A′，B′，C′三端輸入可控整流器(1′)的輸入端a′，b′，c′，該可控整流器(1′)中的六只可控硅D7-D12成橋式連接，其輸出端m′n′并接濾波電容C2后作為逆變器(2′)的輸入端，逆變器(2′)由四只場效應(yīng)半導(dǎo)體功率模塊P5-P8成橋式連接，其輸出端X′Y′連接至脈沖變壓器B1′的原邊，其副邊UV與整流器(3)的輸入端相連接，該整流器(3)中的大功率整流二極管D13-D16為高壓硅堆，在其輸出端hj上并接濾波電容C3，其正極h連接至脈沖變壓器B1的一個輸出端f，負(fù)極j與負(fù)載Z的O端相連接共地。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的大功率脈沖電源，其特征在于多個大功率脈沖電源(S1)、(S2)、(S3)、、、、、、(Sn)通過LONWORKS/CAN總線和插接式接口將其順序連接組合成脈沖電源組，聯(lián)合向負(fù)載Z供電。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大功率脈沖電源,該大功率脈沖電源由一個高頻脈沖電源與一個高頻高壓直流電源疊加而成,即可單獨(dú)使用,也可以組成高頻脈沖電源組聯(lián)合向大功率負(fù)載供電,本實(shí)用新型主要解決為治理工業(yè)廢氣需要向大型放電等離子體反應(yīng)器提供大功率高頻高壓脈沖電源,以在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生流光電暈的技術(shù)問題。大功率高頻脈沖電源采用高頻可控硅SCR及IBGT等固體器件為開關(guān)元件,雖然電源容量相對較小,但每個電源都帶有通訊總線接口,以便于用多個電源合成較大的容量向大功率負(fù)載供電,在大大降低了原有用一個電源來產(chǎn)生高重復(fù)率大功率脈沖的難度的同時,使選用可靠性高,壽命長的固體器件成為可能。
文檔編號H03K3/00GK2506021SQ0127546
公開日2002年8月14日 申請日期2001年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月3日
發(fā)明者姜學(xué)東, 汪至中, 梁暉, 王毅 申請人:廣東杰特科技發(fā)展有限公司