[实用新型]一种功率可调的多频准谐振臭氧发生器电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及臭氧的制备装置，具体涉及放电法制备臭氧的电源。

背景技术

工业上采用介质阻挡放电法制备臭氧都会使用臭氧发生器电源，其工作原理为，在臭氧制备装置上施加交变的高压，当电压高于或等于装置的放电维持电压时，臭氧制备装置的气隙被击穿即产生臭氧。因此，臭氧发生器电源的设计直接影响臭氧制备的效率。目前的臭氧发生器电源采用的拓扑结构包括：正激式、反激式、推挽式、半桥、串联谐振等。然而正激式、反激式、推挽式拓扑电路虽然结构简单、成本低，但是输出功率受限制，仅能应用于小功率臭氧发生器电源；而半桥式拓扑电路输出功率较前几种拓扑结构都要高，但是单位周期内，只有半个周期能输出能量，因此效率较低；串联谐振拓扑电路虽然效率较高，输出功率大，但是其输出电压从零电压上升至放电电压所需时间较长，而且其输出功率不能够通过调节功率开关来调节，因此应用时受一定限制。2009年5月17日，在电力电子和运动控制会议上公开了一篇名为“Dual High Frequency Quasi-Resonant Inverter Circuit by Using Power MOSFET for Induction Heating”(作者：Yusuke Ishimaru，Kazuo Oka，Kazuki Sasou，Kouki Matsuse，Masayoshi Tsukahara)的论文，介绍了一种用于感应加热的双频准谐振拓扑结构的电源电路，该电路利用软开关技术可产生于2种不同谐振频率，具有工作频率高，电压上升时间快，输出功率大的特点，但是，该电路虽然能够克服之前所述拓扑电路存在的缺点，但是其输出功率不可调，且效率不高。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型提供一种改进的臭氧发生器电源，该电源具有功率可调且高效的优点。

本实用新型解决上述问题的技术方案如下：

一种功率可调的多频准谐振臭氧发生器电源，它具有软开关双频逆变电路，该电路由前置半桥开关电路、后置半桥开关电路和连接在所述两半桥开关电路节点上的串联谐振式变压器升压电路组成，其特征在于，串联谐振式变压器升压电路上还串联一可控电容的单元电路，该单元电路由一只附加谐振电容和两只单向开关元件组成，其中，所述的两只单向开关元件相反并联。

为了提高开关速度，进一步降低功耗，本实用新型所述的臭氧发生器电源，其中所述的单向开关元件是在N沟道增强型场效应管的漏极与源极回路中同向串联一快恢复功率二极管构成。

本实用新型所述的臭氧发生器电源，由于在串联谐振式变压器升压电路中串联了可控电容的单元电路，因此配以常规的控制电路可控制所述单向开关元件使所述的附加谐振电容接入或短路，从而在由前置半桥开关电路和后置半桥开关电路组成的逆变开关在一个工作周期内，所述的串联谐振式变压器升压电路可获得多种不同的谐振频率，以快速升高输出电压，且该输出电压可长时间高于或等于放电电压，显著提高臭氧发生器的工作效率。此外，本实用新型还可通过改变所述单向开关元件的通断的时长来控制附加谐振电容接入时间的长短，进而调节输出功率大小。

附图说明

图1为本实用新型所述的功率可调的多频准谐振臭氧发生器电源一个实施例的电路原理图；

图2为图1的等效电原理图；

图3为图2所示的电路在前半工作周期各模态的等效电原理图；

图4为图2所示的电路在前半工作周期各模态下主要功率器件的电压和电流波形图。

具体实施方式

参见图1，图1所示为本实用新型所述的一个实施例的电路原理图，图中，Q₁～Q₆为大电流N沟道增强型场效应管，D₁～D₆为功率型快恢复二极管，C₁和C₂为无极性高压电容，电容Cd、Cg和双向稳压管Dz为臭氧制备装置的等效电路，T为变压器。