[实用新型]脉冲电化学沉积法制备纳米材料的专用数字化脉冲电源

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，涉及一种数字化脉冲电源，尤其涉及一种脉冲电化学沉积法制备纳米材料的专用数字化脉冲电源。 

背景技术

纳米材料由于具有特殊的磁性、光学、力学、电学、电化学催化等性能，在各个学科领域得到广泛应用。目前，制备纳米材料的方法可规纳为：液相反应法、气相反应法、固相反应法、脉冲电化学沉积法、SPD法、超声场中湿法、超临界法等，其中脉冲电化学沉积法由于设备简单，操作方便，反应条件温和，粒径可控，纯度高、污染小等优点在制备纳米材料中显现优势。然而，在脉冲电化学沉积法制备纳米材料最核心的技术就是“脉冲电源”，它的作用是通过脉冲电流张驰作用，增加阴极活化极化，并降低浓差极化，避免直流单一方向和持续性的不足；通过改变脉冲占空比，改变每个脉冲峰值能量，使其瞬间作用在基体上的能量达到数十倍于平均功率的能量，以提高纳米材料的制备效率；改变脉冲频率可以制备出不同要求、不同粒径的纳米材料。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种脉冲电化学沉积法制备纳米材料的专用数字化脉冲电源。

本实用新型的专用数字化脉冲电源，包括EMI滤波电路，整流和软启动电路，有源功率因数校正电路，ZVZCS移相谐振软开关逆变全桥电路，降压脉冲变压器，同步整流电路，功率脉冲形成电路；单相220V交流电通过EMI滤波电路输入到整流和软启动电路变成直流电，经有源功率因数校正电路进行校正，再经ZVZCS移相谐振软开关逆变全桥电路将直流电逆变成交流电，然后通过降压脉冲变压器进入同步整流电路，最后通过功率脉冲形成电路及换向电路输出。

EMI滤波电路的作用：抑制电源谐波含量，减少电源对电网的谐波干扰，使EMI指标符合国际标准。整流和软启动电路的作用：整流电路是将单相220V交流电整流成直流；软启动电路的作用避免开启电源时对电网的冲击。有源功率因数校正电路的作用：采用交错式单周期控制方式，通过功率因数校正使电源的输入功率因数达0.99。ZVZCS移相谐振软开关逆变全桥电路的作用：是功率变换传输重要环节，采用移相谐振目的，减少功率变换损耗，提高整机效率，同时减少开关噪音，提高EMI技术指标。同步整流电路的作用：由于电源工作在低压大电流工作状态，高频整流损耗非常，为了能进一步减少电源整流损耗，采用同步整流电路使整流损耗降至最低。脉冲形成电路：是该电源的技术核心，通过该电路的储能电路，可产生数10倍于平均功率的能量，脉冲峰值功率用在纳米基材上进行脉冲电化学沉积，并且频率、占空比可调，其波形为双极不对称脉冲波形。换向电路的作用：将有序的脉冲可编程定时换向，避免纳米基材生产过程中的损耗不均匀性。

所述数字化脉冲电源还包括DSP高速数字信号处理器电路，该电路通过RS485通讯电路分别与有源功率因数校正电路，ZVZCS移相谐振软开关逆变全桥电路，同步整流电路，功率脉冲形成电路双向通讯。DSP高速数字处理电路是采用DSP高速数字信号处理器完成控制管理脉冲电源各个环节，协调、管理控制电源组成电路有序可靠的工作，实现电源的全数字化管理与远程控制。

本实用新型相对现有技术具有以下优点：

1、高效节能，整机效率高达92%；

2、工作稳定、可靠，保证了制备的纳米材料质量的稳定性和一致性；

3、通过调频、调宽、可以制备出不同粒径、组成、排布、取相不尽相同的纳米材料；

4、结构简单，成本低，从而降低了制备纳米材料的成本，有利于纳米材料的规模化生产。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，一种制备纳米材料的专用数字化脉冲电源，包括EMI滤波电路，输入整流和软启动电路，有源功率因数校正电路，ZVZCS移相谐振软开关逆变全桥电路，降压脉冲变压器T，同步整流电路，功率脉冲形成电路，换向电路及DSP高速数字处理电路。单相220V交流电通过EMI滤波电路输入到整流和软启动电路变成310V直流电，经有源功率因数校正电路进行校正，使电源输入功率因数达到0.99；再经ZVZCS移相谐振软开关逆变全桥电路将直流电逆变成交流电，然后通过降压脉冲变压器进入同步整流电路，获得低压大电流直流电，进行储能；最后通过功率脉冲形成电路对大电流储能电路脉冲放电并作用在纳米基材上进行脉冲电化学沉积；换向电路将有序的脉冲可编程定时换向，避免纳米基材生产过程中的损耗及不均匀性。DSP高速数字处理电路与上述上位机进行双向通讯。电源的工作状态、运行参数通过RS485通讯电路与远程上位机进行通讯，实现电源全数字管理与远程监控。