[实用新型]基于全PLC控制的高压脉冲电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于全PLC控制的高压脉冲电源，属于脉冲功率技术领域。

背景技术

近年来，高压脉冲电源广泛应用于等离子体表面处理、废水和烟雾处理、半导体制造等领域，电源的稳定性、可靠性有了长足进步。与此同时，为了简化电源使用时繁琐的操作流程以及避免一些很难通过人工来实现的工艺参数的调节，例如：特定时间内电压的线性加载、长时间内多步骤的流程控制等，迫切需要电源具有稳定可靠的智能控制系统。

高压脉冲电源主要由初始能源、调功系统、储能单元、开关、触发控制回路和负载组成，其中，触发控制回路和开关是最为核心的部分。触发控制回路为开关器件提供开关信号，从而形成高压脉冲，通过改变触发控制回路中触发信号的开关频率和每次开通的时间，最终实现输出高压脉冲频率和脉宽的调节，触发控制回路中的稳定性直接关系到整个电源系统的好坏。

早一代高压脉冲电源的触发控制回路部分完全由分立电子元器件的搭建来实现，这种控制模式虽然能够实现稳定的高压脉冲输出，但其最大的缺点在于操作界面不够友好，例如手动旋钮式频率、脉宽等参数的调节及模拟表参数的显示，这样就很难实现对各参数精确地显示和重复调节。另外，若要实现电源自身的一些自锁和保护功能，就造成控制继电器较多，辅助电路较复杂，大大增加了整个电源系统的复杂性，降低了可靠性。

随着单片机技术的发展，已有一些高压脉冲电源采用单片机为主控芯片，加上一些外围电路来实现触发控制，这类高压脉冲电源的参数一般采用键盘设定并用LCD显示，克服了上述全分立组件控制电源的弊端，中国专利《一种脉冲高压电源》，专利号为200420031116.3，授权公告号为CN2710252Y，授权公告日为2005年7月13日，公开了一种脉冲高压电源，该专利提出用单片机控制作为触发电路的控制核心，但由于高压脉冲电源系统空间辐射和高压脉冲的传导干扰较强，给单片机控制系统的抗干扰设计带来一定的困难。

可编程逻辑控制器PLC是一种常用的自动控制工具，具有可靠性高，抗干扰能力强等优点，它具有I/O控制、DA/AD转换、PWM输出等功能，功能较为固化，软件采用梯形图语言，易于掌握，二次开发的周期相对较短，配合触摸屏的使用，能很方便地实现各个参数的显示和调节，为其在高压脉冲电源触发控制中的应用提供了便利的条件，但由于PLC运算速度相对较慢，要通过其I/O输出微秒量级、脉宽和频率同时连续可调的触发脉冲，实现短脉冲高压电源的控制显得力不从心，因此大大限制了PLC在高压脉冲电源系统中的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有高压脉冲电源的单片机控制系统抗干扰能力差及其主电路的原始体积大的问题，提供一种基于全PLC控制的高压脉冲电源。

本实用新型由供电电源回路、主回路和控制回路组成，

供电电源回路由主电路EMI滤波器、三相整流桥电路、主电路滤波电容、全桥逆变器和升压变压器的初级线圈组成，

主回路由升压变压器的次级线圈、高频高压硅堆整流电路、充电限流电阻、储能电容、空心电感、负载放电限流电阻、真空四极管、灯丝电源、充电二极管、下拉电阻、电容分压器和栅极电路组成，

主电路EMI滤波器的输入端连接外部380V工频供电电源，主电路EMI滤波器的输出端连接三相整流桥电路的输入端，三相整流桥电路的输出端连接主电路滤波电容的输入端，主电路滤波电容的输出端连接全桥逆变器的输入端，全桥逆变器的输出端连接升压变压器的初级线圈，升压变压器的次级线圈连接高频高压硅堆整流电路的输入端，高频高压硅堆整流电路的第一输出端接地，高频高压硅堆整流电路的第二输出端连接充电限流电阻的一端，

充电限流电阻的另一端与脉冲电源的负载连接端之间串联储能电容，

充电限流电阻的另一端与真空四极管的阳极之间串联空心电感和负载放电限流电阻，灯丝电源给真空四极管的阴极灯丝供电，真空四极管阴极的一端连接脉冲电源的负载接地端，栅极电路用来给真空四极管的一栅、二栅供电；

脉冲电源的负载连接端和脉冲电源的负载接地端之间并联有充电二极管、下拉电阻和电容分压器，其中

充电二极管的阳极连接脉冲电源的负载连接端，充电二极管的阴极连接脉冲电源的负载接地端；

控制回路包括可编程逻辑控制器、逆变控制电路、四极管栅极触发控制电路、人机界面、过流保护电路、电压检测电路和电流传感器，

电压检测电路用于检测电容分压器低压端的电压，电压检测电路的输出端连接可编程逻辑控制器的电压信号输入端；