專利名稱：大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種容性負(fù)載測(cè)控驅(qū)動(dòng)電源，具體涉及變頻臭氧變頻發(fā)生器 的測(cè)控電源。
背景技術(shù)：
大型臭氧發(fā)生器系統(tǒng)屬工業(yè)裝備高技術(shù)范疇，只有歐美日少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家能設(shè)計(jì)制 造并對(duì)我國(guó)一直實(shí)行技術(shù)封鎖和壟斷。近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，大型臭氧 裝備越來越廣泛地應(yīng)用于市政自來水、工業(yè)廢(污)水處理、綠色有機(jī)化工合成等領(lǐng) 域。我國(guó)工業(yè)目前使用的大型臭氧發(fā)生器(指臭氧產(chǎn)量每小時(shí)幾公斤到上百公斤)不 是直接從國(guó)外進(jìn)口就是仿制國(guó)外產(chǎn)品，極少有國(guó)內(nèi)企業(yè)能獨(dú)立研發(fā)大型臭氧發(fā)生裝備 的"中國(guó)芯"。進(jìn)口大型臭氧裝備不僅價(jià)格昂貴，而且服務(wù)維護(hù)困難，成為制約我國(guó) 臭氧技術(shù)應(yīng)用推廣進(jìn)步的瓶頸。大型臭氧裝備的關(guān)鍵技術(shù)在于穩(wěn)定可靠的臭氧電源和 精密加工的放電室制作工藝，由于臭氧發(fā)生器的負(fù)載為容性負(fù)載，不同于通常工業(yè)裝 備的容易受控的阻性(或感性)負(fù)載，研制高可靠性和穩(wěn)定性的長(zhǎng)壽命的大功率臭氧 發(fā)生測(cè)控驅(qū)動(dòng)電源一直受到世界臭氧界的高度關(guān)注，也成為衡量一個(gè)國(guó)家臭氧科技水 平的重要標(biāo)志。因此，大型臭氧測(cè)控電源是綜合了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控 制技術(shù)、功率電力、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的新一代工業(yè)控制大型裝備。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)已有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源。
以下詳細(xì)介紹本實(shí)用新型一種大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，380V50HZ 三相交流電經(jīng)三相電源濾波器濾波並經(jīng)有功功率表和功率因數(shù)表監(jiān)測(cè)后連接交流電 抗器，然后通過交流電抗器送至PLC控制的三相全控調(diào)功模塊，三相全控調(diào)功模塊輸
出脈動(dòng)的直流電，該三相全控調(diào)功模塊的輸出經(jīng)濾波器濾波平滑后經(jīng)三相全控快速晶 閘管對(duì)管逆變器和大功率高壓變壓器作為調(diào)壓調(diào)流供電電源。優(yōu)化的，所述PLC發(fā)出輸出信號(hào)控制三相全控調(diào)功模塊的軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉以及調(diào)功控制。優(yōu)化的，所述大功率高壓變壓器向PLC發(fā)出過壓控制信號(hào)和過流控制信號(hào)。 優(yōu)化的，所述PLC分別發(fā)出輸出信號(hào)作為快速晶閘管對(duì)管逆變器的移向控制信號(hào) 和變頻控制信號(hào)。優(yōu)化的，所述PLC設(shè)置報(bào)警信號(hào)。優(yōu)化的，所述PLC設(shè)置報(bào)警信號(hào)控制光電報(bào)警器或者無線傳輸設(shè)備。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型的大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源屬于容 性負(fù)載的可測(cè)控驅(qū)動(dòng)電源，其輸出功率可達(dá)數(shù)百千瓦，并且安全可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。


圖l為本實(shí)用新型的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的電源硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型的電源軟件控制流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步披露。 實(shí)施例1:請(qǐng)參閱說明書附圖1， 一種大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，380V50HZ三相 交流電經(jīng)三相電源濾波器1濾波並經(jīng)有功功率表和功率因數(shù)表2監(jiān)測(cè)后連接交流電抗 器，然后通過交流電抗器2送至PLC4控制的三相全控調(diào)功模塊5，三相全控調(diào)功模 塊5輸出脈動(dòng)的直流電，該三相全控調(diào)功模塊的輸出經(jīng)濾波器濾波平滑后經(jīng)三相全控 快速晶閘管對(duì)管逆變器6和大功率高壓變壓器7作為調(diào)壓調(diào)流供電電源。所述PLC4 發(fā)出輸出信號(hào)控制三相全控調(diào)功模塊5的軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉以及調(diào)功控制。所述大功率 高壓變壓器7向PLC4發(fā)出過壓控制信號(hào)和過流控制信號(hào)。所述PLC4分別發(fā)出輸出信 號(hào)作為快速晶閘管對(duì)管逆變器6的移向控制信號(hào)和變頻控制信號(hào)。所述PLC設(shè)置報(bào)警 信號(hào)。所述PLC設(shè)置報(bào)警信號(hào)控制光電報(bào)警器或者無線傳輸設(shè)備8。4具體電路請(qǐng)參閱附圖2， 380V50HZ三相交流電(三相五線制)經(jīng)三相電源濾波器 濾波並經(jīng)有功功率表和功率因數(shù)表COSC接至PLC控制的三相全控調(diào)功模塊組件，可 得輸出脈動(dòng)的直流電，經(jīng)濾波器濾波平滑后作為三相全控快速晶閘管對(duì)管逆變器的調(diào) 壓調(diào)流供電電源。(晶閘管T1-T6可控整流管，Ll、 L2、 L3為抑流鐵芯電抗器，抑制 高次諧波，限制出現(xiàn)過大的電流上升率di/dt值，防止晶閘管門極附近電流密度過大 而燒壞元件。同時(shí)對(duì)限制短路電流亦有好處；另外，還可抑制晶閘管的電壓上升率 du/dt值，防止誤導(dǎo)通。Rl-R6、 Cl-C6構(gòu)成阻容吸收過壓保護(hù)組件，用于吸收尖峰 過電壓以防止元件過壓擊穿。L3、 L4、 C3構(gòu)成T型濾波器對(duì)脈動(dòng)直流電平滑濾波， C17、 C18、 L7、 C8、 R15構(gòu)成開關(guān)電源的電源噪聲濾波器，為開關(guān)電源濾除多種干擾 信號(hào)，穩(wěn)定可靠輸出+20V、 +-15V、 +5乂直流電源；C20、 C25、 L9、 LIO、 R21構(gòu)成PLC 的電源噪聲濾波器，濾除多種雜波干擾。C19、 C20、 C21、 C22、三端穩(wěn)壓器7820、 R16、 R17、穩(wěn)壓管DW3 (+15V)、 RP3、 R19、 R20、 C23、運(yùn)算放大器IC4構(gòu)成D/A轉(zhuǎn) 換AD7520和運(yùn)算放大器IC3的高精度參考電源。該基準(zhǔn)電壓是反相輸入，其輸出電 壓U。 =-(R18/R17) Uz，改變反饋電位器RP3可調(diào)節(jié)輸出電壓U。的大小，其輸出電 壓U?？勺龅奖萓z高或低。集成運(yùn)算放大器IC4在這里起隔離和緩沖作用，主要是 把負(fù)載穩(wěn)壓管DW3隔離開。因集成運(yùn)算放大器本身開環(huán)增益很高，輸入電阻較大，輸 出電阻較小，接成比例放大器后，因?yàn)橛泻軓?qiáng)的電壓負(fù)反饋，輸出電阻就更小了。所 以輸出電流的變化(或負(fù)載的變化)對(duì)輸出電壓U。的影響極小。又因?yàn)檫\(yùn)算放大器 輸入端基本上不流過電流，所以基準(zhǔn)電壓也比較穩(wěn)定。因這種電路的輸出電壓正比于 基準(zhǔn)電壓，若輸入電壓變化，則基準(zhǔn)電壓Uz也會(huì)有微小的變化。采用開關(guān)電源輸出 +20V和三端集成穩(wěn)壓器7820可以較好地解決電源的高精度問題。D/A轉(zhuǎn)換器IC2(AD7520)、電位器RP3和運(yùn)算放大器IC3構(gòu)成高精度D/A轉(zhuǎn)換器送至三相晶閘管移 相集成觸發(fā)電路IC5 (TC787)移相電壓輸入端。TC787具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入 阻抗高、抗干擾性能好、穩(wěn)壓范圍寬、外接元件小且調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便、實(shí)用可靠，廣泛用于 三相全控電力電子線路。該集成塊IC5由三路相同的過零和極性檢測(cè)、鋸齒波形成、 鋸齒波比較組成，經(jīng)過抗干擾鎖定電路、脈沖形成電路形成三相觸發(fā)調(diào)制脈沖，由脈 沖分配電路實(shí)現(xiàn)全控、半控的工作方式，再驅(qū)動(dòng)電路完成輸出驅(qū)動(dòng)。三相同步電壓 Ua、 Ub、 Uc經(jīng)T型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入電路IC5的18、 1、 2腳。同步電壓的零點(diǎn)設(shè)計(jì)為1/2電源電壓(電路輸入端同步電壓峰峰值不宜大于電源電壓)，通過零和極性監(jiān)測(cè)檢測(cè)出 零點(diǎn)和極性后，在C38、 C39、 C40三個(gè)電容上積分形成鋸齒波。由于采用集中式恒流 源，相對(duì)誤差極小，鋸齒波有良好的線性。鋸齒波在比較器中與移相電壓比較取得交 相點(diǎn)，移相電壓數(shù)值大小由TC787的4腳通過D/A轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)輸入取得?？垢蓴_電路 具有鎖定功能，保證交相唯一并且穩(wěn)定。脈沖形成電路由脈沖發(fā)生器給出調(diào)制脈沖， 其寬度可通過改變C41值來確定，需要調(diào)寬則增大C41，反之減小C41。被調(diào)制脈沖 頻率=8/調(diào)制脈沖寬度。脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路是由TC787的6腳控制脈沖分配的輸出 方式。第6腳接低電平，輸出為半控方式。12、 11、 10、 9、 8、 7分別輸出A、 -C、 B、 -A、 C、 -B的單觸發(fā)脈沖。第6腳接高電平，輸出為全控方式，分別輸出A、 -C; -C、 B; B、 -A; -A、 C; C、 -B; -B、 A的雙觸發(fā)脈沖。第5腳為保護(hù)端，當(dāng)逆變電源系統(tǒng) 出現(xiàn)過流過壓時(shí)，PLC輸出高電平至5腳，過流過壓測(cè)控發(fā)光二極管LED指示報(bào)警， 輸出脈沖即被禁止。TC787的7、 8、 9、 10、 11、 12腳脈沖無輸出信號(hào)，晶閘管T1一T6 被關(guān)斷無直流電壓電流輸出，保護(hù)電路不被燒壞。電阻R45-R50、三極管V9-V14、脈 沖變壓器Tr7-Trl2構(gòu)成功率放大電路，為Tl-T6提供強(qiáng)脈沖觸發(fā)電路保護(hù)觸發(fā)時(shí)可 靠性和穩(wěn)定性。在同步信號(hào)為50Hz時(shí)，電容C38、 C39、 C40宜采用0. 15uf電容，相 對(duì)誤差小于5%,以鋸齒波線性好、幅度大、不平頂為宜。幅度小可減小電容值，產(chǎn) 生平頂則增大電容值。電容C41決定調(diào)制脈沖的寬度，C4K000pf時(shí)，脈沖寬度為 100us; C41=0.. luf時(shí)，脈沖寬度為lms;在同步信號(hào)為50HZ時(shí)，如輸出調(diào)制脈沖在 0° -180°范圍滿幅可調(diào)，則C41應(yīng)大于0. luf 。由PLC控制的IC2、 IC3高精度數(shù)模 轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入的信號(hào)從全0變?yōu)槿?時(shí)，輸出電壓為0-9. 99V，送至TC787的4腳 可實(shí)現(xiàn)對(duì)三相全控調(diào)功模塊的軟啟動(dòng)、軟關(guān)閉、功率控制(調(diào)整輸出電壓和電流)， 輸出直流電壓范圍0-450V 快速晶閘管對(duì)管逆變器是一種將直流電轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電的裝置。用作驅(qū) 動(dòng)高壓放電室容性負(fù)載的電源，該電源由PLC可編程軟件輸出數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器 的移相控制和工作頻率的變頻控制。C26、 C28、 R22、 R23、 R24、三極管V3、 V4、 V5、 二極管D9、 D10、 Dll、 D12、脈沖變壓器Tr2構(gòu)成功率放大器，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)脈沖觸發(fā)快速 晶閘管的T8的控制極；C27、 C29、 R25、 R26、 V6、 V7、 V8、 D13、 D14、 D15、 D16、 Tr3構(gòu)成功率放大器實(shí)現(xiàn)強(qiáng)脈沖觸發(fā)快速晶閘管T7的控制極；工作頻率設(shè)定在800Hz-1600Hz; T7、 T8晶閘管作為快速電子開關(guān)，在強(qiáng)觸發(fā)脈沖作用下周期地快速 通斷，將400V-450V的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖交流電，通過串聯(lián)的高壓升壓變壓器將初 級(jí)繞組的交流電耦合到次級(jí)形成幅值為5KV-10KV的脈沖高壓電，加至高壓放電室的 高壓極和地極實(shí)現(xiàn)電離氧氣而制造臭氧。由于大功率逆變器輸出幾十千瓦到幾百千瓦 的高壓脈沖，因而能驅(qū)動(dòng)更多的容性放電負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)幾十公斤以上的大量臭氧生產(chǎn)。 晶閘管T7、 T8、電阻R7、 R8、 R9、 RIO、電容C8、 C9、 CIO、 Cll、 C12、電抗器 L5、 L6、高壓變壓器Trl、容性放電負(fù)載FD1、 FD2…FDn及高壓快熔保險(xiǎn)FU1、 FU2… FUn構(gòu)成并聯(lián)逆變器。當(dāng)晶閘管T7觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，換流電容C8充電，極性為右正左負(fù)， 穩(wěn)定定電電壓為2E (E為逆變器直流供電電壓)，接著觸發(fā)晶閘管T8時(shí)，通過導(dǎo)通的 T8， 2E電壓瞬間反向加到T7，迫使T7關(guān)斷，當(dāng)PLC輸出兩組相位相差180° —定頻 率的方波電壓信號(hào)輪流觸發(fā)T7、 T8，高壓變壓器Trl次級(jí)輸出一定頻率的脈沖交流 電。為了保證晶閘管能可靠的關(guān)斷，要求在換流時(shí)電容C8的電壓不能放電太快，因 此在換流電容中串聯(lián)L5空芯電抗器。電抗器L5是限制換流過程中電源向電容的充電 電流，使要關(guān)斷的晶閘管能承受較長(zhǎng)時(shí)間的反壓，保證可靠的關(guān)斷。二極管D1、 D2 為反饋二極管，將電抗器L6的能量反送直流電源E。該逆變器輸出電壓的恒定取決 于逆變器輸入的直流電壓恒定來保證的。電流互感器、電位器RP1、 二極管D3、 D4、 D5、穩(wěn)壓二極管DW1、電容C13、 C14、三極管V1、構(gòu)成逆變電路過流測(cè)控電路送過 流信號(hào)至集成時(shí)基電路IC1 (NE556)的2、 6腳，NE556的5腳輸出高電平至PLC輸 入端，PLC即刻輸出高電平至TC787的5腳切斷逆變器直流電源E，起到過流保護(hù)的 作用。電阻R12、 R13、 R14、 二極管D6、 D7、 D8、穩(wěn)壓管DW2、電容C15、 C16、三極 管V2構(gòu)成逆變電路過壓測(cè)控電路送過壓信號(hào)至集成時(shí)基電路的12腳、8腳，NE556 的9腳輸出高電平至PLC輸入端，PLC即刻輸出高電平至TC787的5腳切斷逆變器直 流電源E，起到過壓保護(hù)作用。當(dāng)電源主電路出現(xiàn)過流過壓時(shí)，PLC在切斷電源供電 的同時(shí)，還可發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)或無線尋呼信號(hào)告知設(shè)備維護(hù)人員查明故障點(diǎn)。 PLC4中的軟件可以有很多種編寫思路，其中一種請(qǐng)參閱附圖3的流程圖編寫即可。當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不限于上述舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加 或替換，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，其特征是380V50HZ三相交流電經(jīng)三相電源濾波器濾波並經(jīng)有功功率表和功率因數(shù)表監(jiān)測(cè)后連接交流電抗器，然后通過交流電抗器送至PLC控制的三相全控調(diào)功模塊，三相全控調(diào)功模塊輸出脈動(dòng)的直流電，該三相全控調(diào)功模塊的輸出經(jīng)濾波器濾波平滑后經(jīng)三相全控快速晶閘管對(duì)管逆變器和大功率高壓變壓器作為調(diào)壓調(diào)流供電電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，其特征是所 述PLC發(fā)出輸出信號(hào)控制三相全控調(diào)功模塊的軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉以及調(diào)功控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，其特征 是所述大功率高壓變壓器向PLC發(fā)出過壓控制信號(hào)和過流控制信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，其特征是所 述PLC分別發(fā)出輸出信號(hào)作為快速晶閘管對(duì)管逆變器的移向控制信號(hào)和變頻控制 信號(hào)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，其特征是所 述PLC設(shè)置報(bào)警信號(hào)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，其特征是所 述PLC設(shè)置報(bào)警信號(hào)控制光電報(bào)警器或者無線傳輸設(shè)備。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源，其特征是380V50Hz三相交流電經(jīng)三相電源濾波器濾波并經(jīng)有功功率表和功率因數(shù)表監(jiān)測(cè)后連接交流電抗器，然后通過交流電抗器送至PLC控制的三相全控調(diào)功模塊，三相全控調(diào)功模塊輸出脈動(dòng)的直流電，該三相全控調(diào)功模塊的輸出經(jīng)濾波器濾波平滑后經(jīng)三相全控快速晶閘管對(duì)管逆變器和大功率高壓變壓器作為調(diào)壓調(diào)流供電電源。本實(shí)用新型的大型軟控式變頻臭氧發(fā)生器測(cè)控電源屬于容性負(fù)載的可測(cè)控驅(qū)動(dòng)電源，其輸出功率可達(dá)數(shù)百千瓦，并且安全可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H02M1/36GK201422079SQ20092002434
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者賈振民 申請(qǐng)人:賈振民