CN106059331A - 一种臭氧发生器高频逆变电源 - Google Patents

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罗潜
蒋永荣
刘成良
黎海清
樊柳群
秦永丽
袁碟
王阳
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Abstract

本发明涉及一种臭氧发生器高频逆变电源，包括整流电路、滤波电路、逆变电路、驱动电路、控制电路及高频升压变压器；该电源工作原理为釆用三相380V/50Hz电源输入，通过三相不可控整流电路整流、LC滤波电路滤波后得到较平稳的直流电。送入IGBT全桥逆变电路，STC89C52单片机控制电路产生使能信号作用于HL402驱动电路，以控制IGBT全桥逆变电路。逆变后得到高频交流电，经高频升压变压器后接到臭氧发生器，在臭氧发生器内进行放电来生成臭氧。本发明臭氧发生器高频逆变电源能耗低、效率高、体积小、安全可靠且易于维护，适合环保工程等应用。

Description

一种臭氧发生器高频逆变电源
技术领域
本发明涉及臭氧发生器技术领域，特别是涉及一种臭氧发生器高频逆变电源。
背景技术
随着臭氧的广泛利用，臭氧发生器的技术及其装置相继得到开发。目前，工业上常采用介质阻挡放电法来产生臭氧，其电源工作频率一般在50~800Hz的工频和中频范围，这种臭氧发生器电源能耗高、效率低、体积大、可靠性低且维护困难。因此提供一种能耗低、效率高、体积小且安全可靠的臭氧发生器高频逆变电源很有必要。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种臭氧发生器高频逆变电源，目的是提供了一种能耗低、效率高、体积小且安全可靠的臭氧发生器高频逆变电源。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种臭氧发生器高频逆变电源，包括整流电路、滤波电路、逆变电路、驱动电路、控制电路及高频升压变压器；整流电路、滤波电路、逆变电路及高频升压变压器依次相连，控制电路、驱动电路、滤波电路依次相连；
所述整流电路由六个大功率二极管按照固定的连接方式构成三相桥式不可控整流电路。
所述滤波电路由一个电感和一个电容构成LC滤波电路。
所述逆变电路由IGBT功率管构成H型桥式电路；所述每个IGBT功率管都与一个快恢复二极管反并联，与一个电阻和一个电容并联构成浪涌吸收电路。
所述控制电路为STC89C52单片机控制电路，通过软件编程的方式实现PWM脉宽调制。
所述驱动电路采用具有驱动功能兼保护功能的HL402驱动板。
所述高频升压变压器为硅钢片铁芯1、匝数比n=1:20的变压器，分左右两个线包绕制，低压绕组2在里，高压绕组3在外，低压绕组2与高压绕组3之间用绝缘纸筒4隔开，且两包之间用一块绝缘挡板5隔开。
所述臭氧发生器高频逆变电源的工作原理：釆用三相 380V/50Hz 电源输入。通过三相不可控整流电路整流、LC滤波电路滤波后得到较平稳的直流电。送入IGBT全桥逆变电路，STC89C52单片机控制电路产生使能信号作用于HL402驱动电路，以控制IGBT全桥逆变电路。逆变后得到高频交流电，经高频升压变压器后接到臭氧发生器，在臭氧发生器内进行放电来生成臭氧。
本发明有益效果如下：
电源能耗低、效率高且电源尺寸大幅度减小，节省材料，维护简单；
采用IGBT全桥逆变电路，耐高压，允许频率高；
采用光电耦合驱动芯片HL402驱动IGBT功率管，运行速率快，抗干扰强，隔离保护高；
采用STC89C52单片机控制电路，灵活调节输出电压的幅度和频率，稳定可靠。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的电路原理图；
图3为IGBT驱动板核心元件HL402的内部结构图；
图4为STC89C52单片机最小***图；
图5为高频升压变压器的基本结构图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明及其具体实施。
如图1所示，为本发明的结构框图。
如图2所示，三相交流电源经过三相不可控桥式整流，电感L0和电容C0滤波为IGBT全桥逆变电路提供直流电源，IGBT全桥逆变电路的工作由两组相位相反的触发电源分别控制两组IGBT功率管(Q1、Q4为一组，Q2、Q3为一组)将直流电压逆变成交流。由于臭氧发生器工作时为电容性负载，因此在高频升压变压器初级回路中串联电感Lr以限制IGBT功率管开通时的电流上升率。并联在IGBT功率管上的快恢复二极管D1~D4、电阻R1~R4和电容C1~C4构成浪涌吸收电路，其作用是储存电压尖峰所产生的能量，一部分通过电阻以热的形式消耗掉，一部分反馈至电容C0。
IGBT全桥逆变电路具体工作过程分析如下：三相电源经过三相不可控桥式整流、电感L0和电容C0滤波后成为直流电源供应整个逆变主回路的工作。在Q1、Q4开通进入稳态后，电流将从L0和C0流至Q1，经电感Lr至高频升压变压器TF初级，再经Q4至C0。由于有电感Lr的存在，随着充电的不断进行，高频升压变压器的初级电压将从零上升到最大值，电流经历了一个从零上升到最大值然后降为零的过程。当Ud>Uc时，反并在Q1、Q4两端的二极管D1、D4导通与C0构成反向充电回路，同时L0也对C0进行充电，Ub将逐渐上升到最大值，在反向充电的过程中电流也经历了一个从零上升到最大值然后降为零的过程。若此时Q2、Q3还没有开通，而将Q1、Q4关断，整个电路就实现了电流的“软关断”。上半周期的逆变过程就此结束。
下半周期的逆变过程正好和上半周期的情况相反。
如图3所示，VL1为带静电屏蔽的光耦合器，用来实现与输入信号的隔离。由于它具有静电屏蔽功能，因而HL402的抗共模干扰能力显著提高。V2为脉冲放大器，晶体管V3、V4可用于实现驱动脉冲功率放大，V5为降栅压比较器。正常情况下由于9脚输入的IGBT集电极电压VCE不高于V5的基准电压VRE，V5不翻转，晶体管V6不导通，故从16、17脚输入的驱动脉冲信号经V2整形后不被封锁。该驱动脉冲经V3、V4放大后提供给被驱动的IGBT功率管以使之导通或关断。一旦被驱动的IGBT功率管退出饱和，则9脚输入的集电极电压取样信号VCE将高于V5的基准电压VRE，从而使比较器V5翻转后输出高电平，晶体管V6导通，并有稳压管VD4将驱动器输出的栅极电压VGE降低到10V。此时，软关断定时器V8在降栅压比较器V5翻转达到设定的时间后，输出正电压使晶体管V7导通，并将栅极电压关断以使其降到IGBT的栅极一发射极门限电压以下，从而给被驱动的IGBT功率管提供一个负的驱动电压，这就保证了被驱动的IGBT功率管能够可靠关断。
如图4所示，STC89C52单片机具有8K字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门口定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89C52单片机可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作；掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。利用STC89C52单片机最小***，采用软件编程的方式产生PWM波形，通过控制回路可以控制IGBT全桥逆变电路的工作频率和输出时间比例，从而使输出电压的频率和幅度可以根据臭氧产量要求和设备工作要求来灵活地变化。
釆用三相 380V/50Hz 电源输入，通过三相不可控整流电路整流、LC滤波电路滤波后得到较平稳的直流电。送入IGBT全桥逆变电路，STC89C52单片机控制电路产生使能信号作用于HL402驱动电路，以控制IGBT全桥逆变电路。逆变后得到高频交流电，经高频升压变压器后接到臭氧发生器；在臭氧发生器内进行放电来生成臭氧。
如图5所示，为高频升压变压器的基本结构图，图中部件为硅钢片铁芯1，低压绕组2，高压绕组3，绝缘纸筒4，绝缘挡板5。

Claims (8)

1.一种臭氧发生器高频逆变电源，其特征是：包括整流电路、滤波电路、逆变电路、驱动电路、控制电路及高频升压变压器；整流电路、滤波电路、逆变电路及高频升压变压器依次相连，控制电路、驱动电路、滤波电路依次相连。
2.根据权利要求1所述的臭氧发生器高频逆变电源，其特征是：所述整流电路由六个大功率二极管按照固定的连接方式构成三相桥式不可控整流电路。
3.根据权利要求1所述的臭氧发生器高频逆变电源，其特征是：所述滤波电路由一个电感和一个电容构成LC滤波电路。
4.根据权利要求1所述的臭氧发生器高频逆变电源，其特征是： 所述逆变电路由IGBT功率管构成H型桥式电路；所述每个IGBT功率管都与一个快恢复二极管反并联，与一个电阻和一个电容并联构成浪涌吸收电路。
5.根据权利要求1所述的臭氧发生器高频逆变电源，其特征是：所述控制电路为STC89C52单片机控制电路，通过软件编程的方式实现PWM脉宽调制。
6.根据权利要求1所述的臭氧发生器高频逆变电源，其特征是：所述驱动电路采用具有驱动功能兼保护功能的HL402驱动板。
7.根据权利要求1所述的臭氧发生器高频逆变电源，其特征是：所述高频升压变压器为硅钢片铁芯（1）、匝数比n=1:20的变压器，分左右两个线包绕制，低压绕组（2）在里，高压绕组（3）在外，低压绕组（2）与高压绕组（3）之间用绝缘纸筒（4）隔开，且两包之间用一块绝缘挡板（5）隔开。
8.根据权利要求1所述的臭氧发生器高频逆变电源，其特征是：所述臭氧发生器高频逆变电源的工作原理：釆用三相 380V/50Hz 电源输入；通过三相不可控整流电路整流、LC滤波电路滤波后得到较平稳的直流电；送入IGBT全桥逆变电路，STC89C52单片机控制电路产生使能信号作用于HL402驱动电路，以控制IGBT全桥逆变电路；逆变后得到高频交流电，经高频升压变压器后接到臭氧发生器，在臭氧发生器内进行放电来生成臭氧。
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