一種大功率高壓脈衝產生電路的製作方法

2023-10-25 01:26:57

一種大功率高壓脈衝產生電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大功率高壓脈衝產生電路，包括高頻直流充電電路和高壓脈衝電路，高頻直流充電電路由依次連接的整流濾波電路、高頻逆變升壓電路和高頻整流電路組成，高壓脈衝電路包括一脈衝變壓器和兩個IGBT電子開關，脈衝變壓器一次側兩端各自經儲能電容分別連接高頻直流充電電路正負輸出端，且各自經一IGBT電子開關相連接並與脈衝變壓器一次側的中間抽頭共同接地。兩儲能電容分別與脈衝變壓器相連線圈漏感以及容性負載上的等效電容構成兩串聯的LC諧振環。本實用新型高壓脈衝功率大，脈衝幅度、頻率皆靈活可調，儲能電容採用高頻直流充電，省去了限流電感和電子開關的保護電路，簡化了電路，適用範圍廣。
【專利說明】一種大功率高壓脈衝產生電路

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電除塵器用高壓電源的控制電路，具體涉及一種電路結構簡單， 高壓脈衝功率大，脈衝幅度、頻率皆靈活可調的大功率高壓脈衝產生電路。

【背景技術】
[0002] 近來中國大部分地區出現嚴重的霧霾天氣，嚴重影響了人們的生產生活，大部分 粉塵來源於火力發電、鋼鐵，水泥、化工等行業。粉塵排放標準從100mg/m3、50mg/m3到 30mg/m3,預期以後還會推行20mg/m3的標準執行。目前市場主要的粉塵治理設備為靜電除 塵器，意味著大部分現有的電除塵器面臨二次改造的處境。而電除塵器供電電源作為電除 塵器的關鍵部件，對除塵器的除塵效率起決定性作用。靜電除塵器的除塵效率取決於粉塵 的荷電率和荷電粉塵的驅進速度，而荷電率與電場電壓的峰值以及粉塵的粒徑成正比，傳 統的高壓直流電源受功率及電場閃絡的限制，電除塵器的電場電壓的峰值不能滿足PM5. 0 以下粉塵除塵要求。同時隨著沉積在收塵極上高比電阻粉塵表面堆積的電量增加，表面會 產生逆電離現象（反電暈），導致除塵性能的顯著低下和惡化。為此，公布號為103350031A 的中國專利公開了電除塵器用脈衝電源，其由儲能電容、脈衝變壓器、高壓耦合電容和電場 等效電容構成一個LC諧振迴路，IGBT電子開關控制迴路的導通產生電壓脈衝，但其受IGBT 開關容量的限制，產生脈衝電壓的能量有限，影響了其適用範圍，且儲能電容充電電源為可 控矽調壓直流電源，調整單脈衝能量和脈衝頻率不靈活；另外，電路中需設置限流電感和 IGBT保護電路，增加了電路複雜性。 實用新型內容
[0003]為了解決上述技術存在的缺陷，本實用新型提供一種電路結構簡單，高壓脈衝功 率大，脈衝幅度、頻率皆靈活可調的大功率高壓脈衝產生電路。
[0004] 本實用新型實現上述技術效果所採用的技術方案是：
[0005] -種大功率高壓脈衝產生電路，包括高頻直流充電電路以及與高頻直流充電電路 連接的高壓脈衝產生電路，高壓脈衝電路包括一脈衝變壓器、兩個儲能電容和兩個IGBT電 子開關，其中，所述脈衝變壓器一次側的兩端各自經儲能電容分別連接高頻直流充電電路 正負輸出端，且各自經一IGBT電子開關相連接並與脈衝變壓器一次側的中間抽頭共同接 地，脈衝變壓器二次側一端接地，另一端輸出到容性負載上。
[0006] 上述的一種大功率高壓脈衝產生電路，所述脈衝變壓器一次側的兩端連接的儲能 電容分別與脈衝變壓器相連線圈漏感以及容性負載上的等效電容構成兩串聯的LC諧振 環。
[0007] 上述的一種大功率高壓脈衝產生電路，所述高頻直流充電電路由依次連接的整流 濾波電路、高頻逆變升壓電路和高頻整流電路組成，所述脈衝變壓器一次側的兩端連接的 儲能電容分別連接到所述高頻整流電路的正負輸出端。
[0008] 本實用新型的有益效果為：本實用新型的高壓脈衝產生電路採用兩個IGBT電子 開關無觸點控制LC諧振環串聯構成，產生的高壓脈衝功率大，通過改變IGBT電子開關的導 通頻率可以調整高壓脈衝的頻率；儲能電容的充電採用高頻直流充電，省去了限流電感和 電子開關的保護電路，簡化了電路結構，用PFM方式控制高頻逆變升壓電路以調節儲能電 容的充電電壓，可靈活控制高壓脈衝幅度，以滿足不同的要求，因此該電路產生的高壓脈衝 幅度、頻率皆靈活可調，適用範圍廣；另外，儲能電容能對容性負載進行脈衝加壓後剩餘的 能量進行回收，環保節能。作為電除塵器電源時，本實用新型產生的高壓脈衝可經耦合電路 在原電除塵器直流基礎電壓上疊加穩定上衝下落急峻的脈衝高壓，提高二次電壓峰值，增 加超細粉塵的荷電率，且在電場中不易廣生閃絡，還可以有效抑制逆電尚現象，提1?除塵效 率，減少PM2. 5排放；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型的電路原理圖。
[0010] 圖中：1-高頻直流充電電路、2-高壓脈衝電路、3-直流基礎電壓、4-三相交流電 源、5-除塵器電場、11-整流濾波電路、12-高頻逆變升壓電路、13-高頻整流電路。

【具體實施方式】
[0011] 為使對本實用新型作進一步的了解，下面參照說明書附圖和具體實施例對本實用 新型作進一步說明：
[0012] 如圖1所示，一種大功率高壓脈衝產生電路，包括高頻直流充電電路1和高壓脈衝 產生電路2,高頻直流充電電路1輸入端通過開關QS接入三相交流電源4,輸出端與高壓脈 衝產生電路2的輸入端連接。高頻直流充電電路1由依次連接的整流濾波電路11、高頻逆 變升壓電路12和高頻整流電路13組成。高壓脈衝產生電路2包括一脈衝變壓器T、兩儲能 電容和兩個IGBT電子開關，兩個IGBT電子開關分別為IGBT電子開關K5和IGBT電子開關 K6,脈衝變壓器T二次側一端與容性負載相接，脈衝變壓器T二次側另一端接地。其中，作 為本實用新型的一種改進，高壓脈衝電路2由IGBT電子開關K5和IGBT電子開關K6無觸 點控制的LC諧振環串聯構成，脈衝變壓器T一次側的兩端各自經儲能電容分別連接高頻直 流充電電路正負輸出端，且各自經一相應的IGBT電子開關相連接並與脈衝變壓器T一次側 的中間抽頭共同接地。具體的，上述結構為：脈衝變壓器T一次側一端經儲能電容C3-方 面連接高頻直流充電電路1的正輸出端，另一方面經IGBT電子開關K5與脈衝變壓器T一 次側的中間抽頭相連並接地；同時，脈衝變壓器T一次側另一端經儲能電容C4 一方面連接 高頻直流充電電路1的負輸出端，另一方面經IGBT電子開關K6與脈衝變壓器T一次側的 中間抽頭相連並接地。高頻逆變升壓電路12包括一高頻變壓器TA和IGBT全橋逆變電路， 該IGBT全橋逆變電路和高頻變壓器TA的一次側之間串聯有一電容C2。
[0013] 具體地，在本實用新型的優選實施例中，脈衝變壓器T一次側一端的儲能電容C3、 脈衝變壓器T相連線圈漏感和容性負載的等效電容C5構成一個LC諧振環；脈衝變壓器T一 次側另一端的儲能電容C4、脈衝變壓器T相連線圈漏感、容性負載的等效電容C5構成另一 個LC諧振環，IGBT電子開關K5和IGBT電子開關K6同時控制各自LC諧振環的通斷。IGBT 電子開關K5和IGBT電子開關K6斷開時，高頻直流充電電路1給儲能電容C3和儲能電容 C4經脈衝變壓器T串聯充電；IGBT電子開關K5和IGBT電子開關K6導通時，儲能電容C3 和儲能電容C4各自經脈衝變壓器T一次側相連線圈諧振放電，通過脈衝變壓器T升壓對容 性負載進行加壓充電，施加高壓脈衝，經半個諧振周期後諧振電流到零，關斷IGBT電子開 關Κ5和IGBT電子開關Κ6。諧振電流反向後IGBT電子開關Κ5和IGBT電子開關Κ6內反並 聯的二極體導通，將容性負載上高壓脈衝剩餘能量回收到儲能電容C3和儲能電容C4,環保 節能。三相交流電源4經開關QS送入整流濾波電路11中進行AC/DC轉換，經高頻逆變升 壓電路12進行DC/AC轉換成高頻交流並升壓，再經高頻整流電路13變為直流為儲能電容 C3和儲能電容C4充電，高頻逆變升壓電路12採用高頻LC串聯諧振式全橋變換器，利用高 頻變壓器ΤΑ的原邊漏感作諧振電感。在除塵器電場5的直流基礎電壓3上疊加穩定上衝 下落急峻的脈衝高壓，提高二次電壓峰值。
[0014]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行 業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下本實用新型還會有各 種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的範圍內，本實用新型要求 的保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【權利要求】
1. 一種大功率高壓脈衝產生電路，包括高頻直流充電電路以及與高頻直流充電電路連 接的高壓脈衝電路，高壓脈衝電路包括一脈衝變壓器、兩儲能電容和兩個IGBT電子開關， 其特徵在於，所述脈衝變壓器一次側的兩端各自經儲能電容分別連接高頻直流充電電路正 負輸出端，且各自經一IGBT電子開關相連接並與脈衝變壓器一次側的中間抽頭共同接地， 脈衝變壓器二次側一端輸出高壓至容性負載，脈衝變壓器二次側另一端接地。
2. 根據權利要求1所述的一種大功率高壓脈衝產生電路，其特徵在於，所述脈衝變壓 器一次側的兩端連接的儲能電容分別與脈衝變壓器相連線圈漏感以及容性負載上的等效 電容構成兩串聯的LC諧振環。
3. 根據權利要求1所述的一種大功率高壓脈衝產生電路，其特徵在於，所述高頻直流 充電電路由依次連接的整流濾波電路、高頻逆變升壓電路和高頻整流電路組成，所述脈衝 變壓器一次側的兩端連接的儲能電容分別連接到所述高頻整流電路的正負輸出端。
【文檔編號】B03C3/68GK203862398SQ201420231516
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月7日 優先權日:2014年5月7日
【發明者】張之平, 周承鳴, 蔣慶龍, 王人金, 陳佳, 莊向東, 喻衛萍, 周照極 申請人:浙江佳環電子有限公司