[发明专利]超大功率脉冲电晕放电等离子体电源的一种新型电路

说明书

本发明公开了超大功率脉冲电晕放电等离子体电源的一种新型电路，包括：二极管整流器、高频充电回路和纳秒级脉冲发生电路，所述二极管整流器用于产生稳定的直流供电电压。本发明与传统等离子体电源相比，直流母线电压提高4倍，在同样负载情况下，IGBT开关谐振回路的脉冲宽度下降为原来的1/4，在回路等效电感不变的前提下，等离子体电源的最大负载能力提升为原来的16倍，与IGBT开关直接串联方案相比，每只IGBT的最大电压钳位在1/4母线处，无需考虑半导体开关之间的动态均压问题，这种等效串联方案，不仅大大降低了电路设计难度，还提高了电源方案的设计可靠性，通过模块化串联，系统母线电压等效提高了原来的4倍。

技术领域

本发明涉及脉冲电晕放电技术领域，尤其涉及超大功率脉冲电晕放电等离子体电源的一种新型电路。

背景技术

脉冲电晕放电技术最早应用于燃煤电厂烟气的脱硫脱硝，它是利用高电压窄脉冲在气体中放电，通过流光的传播的过程产生大量高能电子(5-20eV)，这些高能电子足以打开很多背景气体分子的化学键，该技术能够应用于污水处理厂、石油化工、制药、污水处理、涂料、皮革加工、感光材料、食品加工厂、印染厂、垃圾处理厂、屠宰场、牲畜饲养场、鱼类加工厂、饲料加工厂等诸多场所。

传统脉冲电晕等离子体电源采用IGBT并联方案，其致命缺点是：直流母线电压较低，脉冲变压器变比较大，因此，锐化电容器C1折算到脉冲变压器低压侧的等效电容值很大，脉冲谐振周期较长；IGBT脉冲电流耐受能力较差，很容易进入退饱和区损坏，制约了脉冲电源的最大输出功率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的超大功率脉冲电晕放电等离子体电源的一种新型电路。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：超大功率脉冲电晕放电等离子体电源的一种新型电路，包括：二极管整流器、高频充电回路、纳秒级脉冲发生电路和反向偏置电源能量回收电路；

所述二极管整流器用于产生稳定的直流供电电压；

所述高频充电回路上还串联有储能电容器Cc1、储能电容器Cc2、储能电容器Cc3、和储能电容器Cc4，且高频充电回路用于为储能电容器Cc1、储能电容器Cc2、储能电容器Cc3、和储能电容器Cc4进行充电；

所述纳秒级脉冲发生电路用于压缩脉冲宽度，所述纳秒级脉冲发生电路上还模块化串联有放电开关S1、放电开关S2、放电开关S3和放电开关S4，其中，高频充电电源工作在定脉宽变频率控制模式下，通过调节低压放电开关S1、放电开关S2、放电开关S3和放电开关S4的逆变频率可以实现不同的充电电压，充电电压决定了整个电源对负载的放电电压；

所述反向偏置电源能量回收电路由直流电源E和并联在直流电源E上大电容Ce组成，且反向偏置电源能量回收电路串联在纳秒级脉冲发生电路中。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述放电开关S1、放电开关S2、放电开关S3和放电开关S4均采用4500V/3000A等级的压接型IGBT器件。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述纳秒级脉冲发生电路还包括续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3和续流二极管D4；

所述续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3和续流二极管D4分别连接在放电开关S1、放电开关S2、放电开关S3和放电开关S4的模块化电路中，且续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3和续流二极管D4采用压接线二极管器件，从而大大方便了高压组件的冷却散热。

作为上述技术方案的进一步描述：