專利名稱：臭氧發生器用調頻電源及臭氧發生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及臭氧生產領域，具體地說，是涉及專用于臭氧發生器的調頻電源 及具有該電源的臭氧發生器。
背景技術：
臭氧廣泛應用于工業化自來水處理、化工氧化、污廢水處理及除臭、去色與消毒等 領域，因應用廣泛，需求量較大，對生產臭氧的臭氧發生器的要求也越來越高。目前，工業化 臭氧生產大都采用介質阻擋放電(Dielectric Barrier-Based Discharge，簡稱DBD)的原 理。采用DBD原理的臭氧發生器系統主要由電源、臭氧發生室、氣源系統、控制系統組成。其 中，臭氧發生室由高壓電極、低壓電極、絕緣介質層和介質層與高壓電極之間的氣隙構成， 其工作原理可概述為數千伏的交變電壓施加于發生器高、低壓電極上，當作用于發生器內 氣隙的電壓達到或超過氣隙擊穿電壓(稱為放電維持電壓)時，在氣隙中形成大量微放電， 電離其中的干燥空氣或氧氣，產生臭氧，稱為放電階段。而當作用于氣隙的電壓低于放電維 持電壓時，氣隙不能被擊穿，無臭氧產生，稱為充電階段。而作為臭氧發生器組成部分的電 源的作用就是提供臭氧發生室正常工作的高壓電場。由于臭氧發生室的負載特性比較特 殊，在工作過程中負載特性變化很大，因此要求電源對負載的適應性要足夠強，否則就會因 為負載放電與不放電時產生的差異而導致電源故障。并且，因為大功率臭氧電源采用大量 開關性器件及電感、電容等非線性器件，會導致設備功率因數低、諧波高，不利于設備的安 全經濟運行，并且會對公用電網產生很大的影響。因此，用于臭氧發生器供電的電源性能的 好壞直接影響到臭氧的濃度和產生臭氧的效率以及整機設備的質量，對客戶的生產持續性 與經濟型有重大影響，所以，研制滿足高功率、高穩定性、高電源參數的臭氧發生器裝置用 供電電源是臭氧發生器中的關鍵技術。目前，臭氧發生器的電源多為大功率直流調壓式電源，該電源采用三相可控整流 技術，其本質是通過控制晶間管的導通角來控制直流電壓的大小，從而改變高壓變壓器的 輸入電壓達到改變發生室投加功率的目的。因為采用三相可控整流的技術，這決定了在低 功率運行時受低導通角的影響，整機的功率因數會比較低。對于PWM逆變調壓調頻式電源，多數臭氧發生器生產企業都采用外購變頻器改造 的方式來作為臭氧發生器電源，這種電源并非臭氧發生器專用電源，且其逆變器件多采用 IGBT，而IGBT器件的特性就決定了這種電源技術復雜、穩定性差、功率一般在IOOkw以下， 單機設備不易做高功率。
發明內容本實用新型的目的之一是提供一種臭氧發生器用調頻電源，以解決現有電源額定 功率低、功率因數低的問題。為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現—種臭氧發生器用調頻電源，包括整流電路、逆變電路和高壓變壓器，所述整流電路為6相12脈沖整流電路，其整流輸入端通過移相變壓器連接三相交流輸入端；所述逆變 電路為脈沖密度功率調節逆變電路，包括有4個可控晶閘管構成的逆變橋，逆變電路的逆 變輸出端連接所述高壓變壓器的初級繞組。如上所述的臭氧發生器用調頻電源，為實現逆變電路的恒流逆變，在所述逆變電 路中，每個可控晶間管兩端分別并聯有一個續流二極管。如上所述的臭氧發生器用調頻電源，為補償調頻電源所帶臭氧發生室負載的容性 特性，同時防止設備瞬間電流過大導致電感飽和，所述整流電路的其中一個整流輸出端通 過串聯的空氣電抗器連接所述逆變電路的其中一個逆變輸入端，所述整流電路的另一個整 流輸出端直接連接所述逆變電路的另一個逆變輸入端。如上所述的臭氧發生器用調頻電源，為緩沖電源的無功能量，所述整流電路的整 流輸出端上并聯有直流支撐電容單元，所述直流支撐電容單元的一端連接在所述整流電路 的一個整流輸出端與空氣電抗器的連接節點處，另一端連接在所述整流電路的另一個整流 輸出端與所述逆變電路的逆變輸入端的連接節點處。優選的，所述直流支撐電容單元包括有若干個相互并聯的聚丙烯薄膜電容，以適 應負載瞬間放電電流大、頻率高的特性。本實用新型的目的之二是提供一種具有高額定功率及高功率因數的調頻電源的 臭氧發生器。為實現上述技術目的，本實用新型采用以下技術方案予以實現一種臭氧發生器，包括有調頻電源，所述調頻電源包括整流電路、逆變電路和高壓 變壓器，所述整流電路為6相12脈沖整流電路，其整流輸入端通過移相變壓器連接三相交 流輸入端；所述逆變電路為脈沖密度功率調節逆變電路，包括有4個可控晶間管構成的逆 變橋，逆變電路的逆變輸出端連接所述高壓變壓器的初級繞組。如上所述的臭氧發生器，為實現逆變電路的恒流逆變，在所述逆變電路中，每個可 控晶間管兩端分別并聯有一個續流二極管。如上所述的臭氧發生器，為補償調頻電源所帶臭氧發生室負載的容性特性，同時 防止設備瞬間電流過大導致電感飽和，所述整流電路的其中一個整流輸出端通過串聯的空 氣電抗器連接所述逆變電路的其中一個逆變輸入端，所述整流電路的另一個整流輸出端直 接連接所述逆變電路的另一個逆變輸入端。如上所述的臭氧發生器，為緩沖電源的無功能量，所述整流電路的整流輸出端上 并聯有直流支撐電容單元，所述直流支撐電容單元的一端連接在所述整流電路的一個整流 輸出端與空氣電抗器的連接節點處，另一端連接在所述整流電路的另一個整流輸出端與所 述逆變電路的逆變輸入端的連接節點處。其中，所述直流支撐電容單元優選包括有若干個相互并聯的聚丙烯薄膜電容，以 適應負載瞬間放電電流大、頻率高的特性。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是1、采用6相12脈沖整流電路，利用移相變壓器二次繞組接法的不同，使得每組三 相交流電源間相位錯開30°，不僅減少了輸入電流諧波，也減少了輸出電壓中的諧波并提 高紋波頻率，且提高了整流電路的直流輸出電壓，從而提高了調頻電源的額定功率，并在同 樣功率下降低了系統損耗。[0021]2、采用可控晶閘管組成的脈沖密度功率調節逆變電路，電路結構簡單、穩定性高， 開關損耗較小，逆變輸出的功率因數高，過載特性好，輸出功率大，從而提高了整個調頻電 源的功率因數。結合附圖閱讀本實用新型的具體實施方式
后，本實用新型的其他特點和優點將變 得更加清楚。
圖1是本實用新型臭氧發生器一個實施例的部分結構工作原理框圖；圖2是本實用新型臭氧發生器用調頻電源一個實施例的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細的描述。請參見圖1示出的本實用新型臭氧發生器一個實施例的部分結構工作原理框圖。如圖1所示，臭氧發生器包括有為臭氧發生室3提供高壓電的調頻電源2，調頻電 源2將市電1經一系列變化處理后，輸出與臭氧發生室3相匹配的高壓電至臭氧發生室3 中。具體來說，調頻電源2包括有整流電路21、逆變電路22和高壓變壓器23。市電1 經整流電路21整流為直流電，然后經逆變電路22進行調頻后輸出交流電，并控制輸出功率 與臭氧發生室3相匹配，逆變后的交流電經高壓變壓器23輸出至臭氧發生室3中。由于在臭氧發生器中，供電電源、即調頻電源2性能的好壞直接影響到臭氧發生 室3產生的臭氧濃度和臭氧的效率以及整機設備的質量，對客戶的生產持續性與經濟型有 重大影響，因此，該實施例臭氧發生器中的調頻電源2優選采用圖2實施例的電路結構。圖2所示為本實用新型臭氧發生器用調頻電源一個實施例的電路原理圖。如圖2所示，該實施例的臭氧發生器用調頻電源包括有由12個二極管Dl D12 構成的6相12脈沖整流電路，整個整流電路的輸入端通過移相變壓器Tl連接市電的三相 交流輸入端A、B、C。調頻電源還包括有由4個可控晶間管SCRl SCR4構成逆變橋的脈沖 密度功率調節逆變電路，逆變電路的逆變輸出端連接至高壓變壓器T2的初級繞組，進而通 過高壓變壓器T2為臭氧發生室供電。該實施例的調頻電源為降低諧波、無功功率等對電網的干擾，采用多重化整流電 路，利用移相變壓器Tl 二次繞組一個為“Y”型接法、一個為“Δ”型接法這兩種不同的接法， 采用12個二極管構成的6相12脈沖整流電路作為電源的整流電路，既減少了輸入電流諧 波、減少了整流輸出電壓中諧波，且由于采用兩路整流串聯的方式，提高了整流電路的輸出 電壓，從而提高了電源的輸出功率。另一方面，采用晶閘管組成的脈沖密度功率調節逆變電 路，通過控制晶閘管的控制脈沖密度實現對輸出功率的控制，電路結構簡單、穩定性高，開 關損耗較小，逆變輸出的功率因數高，從而提高了整個調頻電源的功率因數。此外，為實現逆變電路的恒流逆變，在該實施中，在逆變電路中的每個可控晶閘管 SCRl SCR4兩端分別并聯有一個續流二極管，分別為在SCRl上并聯有D13，在SCR2上并 聯有D14，在SCR3上并聯有D15，在SCR4上并聯有D16。每個續流二極管與并聯的可控晶閘 管反相連接，實現逆變電路的續流。而且，為防止瞬間大電壓對晶閘管造成損壞，在每個可控晶閘管SCR1 SCR4上還分別并聯有電阻和電容構成的過壓保護電路。由于調頻電源所帶的作為負載的臭氧發生室為容性，為補償該容性，在該實施例 中，6相12脈沖整流電路的一個整流輸出端L+直接或通過平波電抗器L1串聯有空氣電抗 器L2，進而通過空氣電抗器L2連接到逆變電路中晶閘管SCR3和SCR4之間的節點上；6相 12脈沖整流電路的另一個整流輸出端L-直接連接到逆變電路中晶閘管SCR1和SCR2之間 的節點上。應用該電路結構后，空氣電抗器L2的補償電感與臭氧發生室的等效電容相串 聯，形成LC諧振電路，減少容性負載對調頻電源的沖擊。而且，選用空氣電抗器可有效防止 設備瞬間電流過大而導致電感的飽和。在實際應用中，電抗器容量的選擇需要與負載相匹 配，以避免整機工作頻率的失調。在圖2所示調頻電源實施例中，在整流電路的整流輸出端上還并聯有直流支撐電 容單元。該直流支撐電容單元包括有12個相互并聯的電容C01 C012，其一端連接在整 流電路的一個整流輸出端L+與空氣電抗器L2的連接節點處(在整流輸出端L+與空氣電 抗器L2間串聯有平波電抗器L1時，則連接在平波電抗器L1與空氣電抗器L2的連接節點 處)，另一端連接在整流電路的另一個輸出端L-與逆變電路中作為逆變電路一個逆變輸入 端的SCR1和SCR2之間的節點處。該直流支撐電容單元作為儲能元件，用于緩沖電源的無 功能量，為逆變電路提供無功功率。而且，為適應負載瞬間放電電流大、頻率高的特性，該單 元中的電容C01 C012優選耐壓高、體積小、熱阻低、耐電流沖擊力強的聚丙烯薄膜電容。在該實施例中，高壓變壓器T2作為為負載傳遞功率的單元，由于其所連接的臭氧 發生室在整個工作過程中不僅負載數值變化大，而且負載特性也隨著起輝或正常工作狀態 的不同而改變，因此，需要選用能夠平衡負載變化的高壓變壓器來實現。圖2實施例僅示出了調頻電源的主電路結構原理圖，在實際應用中，可以根據需 要設置高壓反饋電路、逆變電壓反饋電路等控制電路部分，以實現對電源整機的控制和調 節。上述實施例的臭氧發生器用調頻電源作為臭氧發生器的專用調頻電源，根據所帶 臭氧發生室負載特性及放電原理而設計，電路結構簡單，性能可靠，整機額定功率可達到 200Kw，整機功率因數可達0. 95以上，而總諧波電壓畸變率可控制在3%以內，完全能滿足 為臭氧發生室供電的需求。以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前 述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對 前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些 修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型所要求保護的技術方案的精神和 范圍。
權利要求一種臭氧發生器用調頻電源，包括整流電路、逆變電路和高壓變壓器，其特征在于，所述整流電路為6相12脈沖整流電路，其整流輸入端通過移相變壓器連接三相交流輸入端；所述逆變電路為脈沖密度功率調節逆變電路，包括有4個可控晶閘管構成的逆變橋，逆變電路的逆變輸出端連接所述高壓變壓器的初級繞組。
2.根據權利要求1所述的臭氧發生器用調頻電源，其特征在于，在所述逆變電路中，每 個可控晶間管兩端分別并聯有一個續流二極管。
3.根據權利要求1所述的臭氧發生器用調頻電源，其特征在于，所述整流電路的其中 一個整流輸出端通過串聯的空氣電抗器連接所述逆變電路的其中一個逆變輸入端，所述整 流電路的另一個整流輸出端直接連接所述逆變電路的另一個逆變輸入端。
4.根據權利要求3所述的臭氧發生器用調頻電源，其特征在于，所述整流電路的整流 輸出端上并聯有直流支撐電容單元，所述直流支撐電容單元的一端連接在所述整流電路的 一個整流輸出端與空氣電抗器的連接節點處，另一端連接在所述整流電路的另一個整流輸 出端與所述逆變電路的逆變輸入端的連接節點處。
5.根據權利要求4所述的臭氧發生器用調頻電源，其特征在于，所述直流支撐電容單 元包括有若干個相互并聯的聚丙烯薄膜電容。
6.一種臭氧發生器，包括有調頻電源，所述調頻電源包括整流電路、逆變電路和高壓變 壓器，其特征在于，所述整流電路為6相12脈沖整流電路，其整流輸入端通過移相變壓器連 接三相交流輸入端；所述逆變電路為脈沖密度功率調節逆變電路，包括有4個可控晶閘管 構成的逆變橋，逆變電路的逆變輸出端連接所述高壓變壓器的初級繞組。
7.根據權利要求6所述的臭氧發生器，其特征在于，在所述逆變電路中，每個可控晶閘 管兩端分別并聯有一個續流二極管。
8.根據權利要求6所述的臭氧發生器，其特征在于，所述整流電路的其中一個整流輸 出端通過串聯的空氣電抗器連接所述逆變電路的其中一個逆變輸入端，所述整流電路的另 一個整流輸出端直接連接所述逆變電路的另一個逆變輸入端。
9.根據權利要求8所述的臭氧發生器，其特征在于，所述整流電路的整流輸出端上并 聯有直流支撐電容單元，所述直流支撐電容單元的一端連接在所述整流電路的一個整流輸 出端與空氣電抗器的連接節點處，另一端連接在所述整流電路的另一個整流輸出端與所述 逆變電路的逆變輸入端的連接節點處。
10.根據權利要求9所述的臭氧發生器，其特征在于，所述直流支撐電容單元包括有若 干個相互并聯的聚丙烯薄膜電容。
專利摘要本實用新型公開了一種臭氧發生器用調頻電源及臭氧發生器。所述調頻電源包括整流電路、逆變電路和高壓變壓器；整流電路為6相12脈沖整流電路，其整流輸入端通過移相變壓器連接三相交流輸入端；逆變電路為脈沖密度功率調節逆變電路，包括有4個可控晶閘管構成的逆變橋，逆變電路的逆變輸出端連接高壓變壓器的初級繞組。本實用新型的臭氧發生器用調頻電源作為臭氧發生器的專用調頻電源，根據所帶臭氧發生室負載特性及放電原理而設計，電路結構簡單，性能可靠，整機額定功率高、功率因數高、諧波污染較低。
文檔編號H02M1/42GK201750345SQ20102051481
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月30日 優先權日2010年8月30日
發明者丁香鵬, 程斌 申請人:青島國林實業有限責任公司