CN2405924Y

CN2405924Y - 高频逆变电源臭氧发生器

Info

Publication number: CN2405924Y
Application number: CN 00203251
Authority: CN
Inventors: 林伟胜
Original assignee: ZHONGCAN RESOURCE AND ENVIRONMENT SERVICE CO Ltd XIAMEN
Current assignee: ZHONGCAN RESOURCE AND ENVIRONMENT SERVICE CO Ltd XIAMEN
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2000-11-15
Anticipated expiration: 2010-01-31

Abstract

涉及一种臭氧发生器。包括空气压缩机、冷凝器、分子筛干燥器、高压放电室、升压变压器、操作控制装置以及三相380V电源整流电路、滤波器、IGBT逆变器、高频逆变控制电路和电源。整流电路输出经滤波后接IGBT逆变器的输入端,IGBT逆变器的输出接升压变压器输入端,IGBT逆变器的控制端接高频逆变控制电路。电源效率高,能耗低,功率因数高,可提高臭氧浓度和单位放电面积臭氧产量,减少高压放电室和变压器尺寸,安全可靠。

Description

高频逆变电源臭氧发生器

本实用新型涉及一种臭氧发生器。

已有的工频电源臭氧发生器主要由空气压缩机、冷凝器、分子筛干燥器、高压放电室、升压变压器及操作控制***组成。其中空气压缩、冷凝、干燥等工艺过程是向高压放电室提供具有一定压力、低温、干燥的空气。而升压变压器是提供高压放电室将空气中的氧分子(O₂)合成臭氧(O₃)所需的能量。但存在以下主要缺点：1)电源效率低、能耗高，功率因数仅为0.5，对电网造成严重污染；2)产生的臭氧浓度低，单位放电面积臭氧产量很低；3)高压放电室及升压变压器体积庞大，结构笨重；4)臭氧浓度及产量无法根据使用需求而作线性调整；5)电源主回路与控制回路未能有效隔离，操作安全性及可靠性较低；6)使用二相380V电源，造成供电电网三相负载不平衡，对电网其它设备安全运行构成威胁。

本实用新型的目的在于提供一种电源效率高，能耗较低，功率因数Cos达0.9，臭氧生成的浓度与单位放电面积臭氧产量较高，臭氧浓度及产量可根据使用需求而作线性调整，使用三相380V电源，体积小，操作安全可靠的改进的高频逆变电源臭氧发生器。

本实用新型包括空气压缩机、冷凝器、分子筛干燥器、高压放电室、升压变压器、操作控制装置，空气压缩机的压缩空气输出管接冷凝器的热端入口，冷凝器的热端出口接分子筛干燥器的湿空气入口，分子筛干燥器的干燥空气出口接高压放电室的进气口，高压放电室的电极接升压变压器的输出端，操作控制装置接各电源控制端。另设有三相380V电源整流电路(以下简称整流电路)、滤波器、绝缘栅双极型晶体管逆变器(简称IGBT逆变器)、高频逆变控制电路和直流稳压电路。滤波器的输入端接整流电路的输出端，滤波器的输出端接IGBT逆变器的输入端，IGBT逆变器的输出端接升压变压器的输入端，IGBT逆变器的控制端接高频逆变控制电路的输出端，直流稳压电路的输入端外接220V交流供电线路，直流稳压电路的输出端分别接整流电路和高频逆变控制电路。

研究表明，高压放电室内电晕放电功率满足P＝4CdVsf〔V₀-(Cd+Cg)Vs/Cd〕，其中P为放电元件放电功率，Cd为介电体电容，Cg为放电间隙电容，V₀为外加驱动电压(峰值)，Vs为间隙间的电晕放电起始电压(峰值)，f为外加驱动电源频率。由上式可知，在不改变放电室结构参数的前提下，通过提高高压驱动电源的频率，可有效提高高压放电室的放电功率，即可有效提高单位放电面积的臭氧产率。由于本实用新型改进了臭氧发生器高压驱动电源的设计，提高了高压电源的工作频率，采用了先进的IGBT逆变器，从而提高了臭氧发生器的工作效率，与已有的工频臭氧发生器相比，具有如下优点：1)电源效率高，能耗降低30％，功率因素可提高到Cos＝0.9；2)臭氧生成的浓度可提高2倍，单位放电面积臭氧产量可提高5倍；3)臭氧浓度及产量可根据使用需求而作线性调整；4)使用三相380V电源，三相负载平衡，不会对外电网产生影响；5)在相同的臭氧产量下，高压放电室及升压变压器的尺寸可大幅度减小，节省材料，减少设备占地面积；6)电源主回路与控制回路通过光电耦合电路进行隔离，操作安全可靠。

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的高频逆变电源电路原理图。

图3为IGBT混合驱动模块EXB841的内部接线图。

由图1可见，本实用新型由空气压缩机1、冷凝器2、分子筛干燥器3、高压放电室4、升压变压器5、操作控制装置6、三相380V电源整流电路7、滤波器8、绝缘栅双极型晶体管逆变器(IGBT逆变器)9、高频逆变控制电路10和直流稳压电路11组成。参见图2，3，三相380V 50Hz电源经智能整流模块ZL₁整流，从3，4端输出经电容C₁，C₂组成的滤波器对电源滤波以及主回路过电流保护继电器J后输入绝缘栅双极型晶体管IGBT，整流电路的输出电压可通过模块ZL₁1，2端的0～12V直流电压由电位器W₁作连续线性调节。过电流继电器J在主回路电流超过设定值时，常闭触点断开，J线圈掉电，交流接触器断电，电路得以保护。高频逆变控制电路由矩形波发生器(集成电路IC₂)和IGBT混合驱动电路(用模块IC₃)组成，IC₂与辅助元件R₁，R₂，C₃，C₄组成多谐振荡器，振荡频率f由R₁，R₂，C₃确定，f＝1/〔0.7(R₁+2R₂)C₃〕(Hz)，由IC₃的第3端输出具有一定脉冲宽度的矩形波。IGBT混合驱动模块IC₃(EXB841)中的IC₁为光电耦合器，对15～14端的输入控制电路与3～1端输出电路及电源2～9端进行隔离。当15～14端有正脉冲时，IC₁导通，晶体管T₂，T₃截止，T₅导通，3～1端子间有触发脉冲输出。如果2～9端间电源电压为+18V，1号端子的正向偏压为+5V，则上述脉冲幅值为+13V，使IGBT导通。当15～14端没有正脉冲时，IC₁截止，晶体管T₂，T₃导通，T₅截止，T₆导通，3～1端子间处于-5V偏压，IGBT截止。

集成电路IC₃中6号端子经快恢夏二极管D₀(ERA34-10)接至主回路IGBT的集电极C。当IGBT发生短路(过电流)故障时，由IGBT输出特性知道，U_cE将随I_c急剧增大而增大。本来处于导通状态的D₀因此反向截止，集成电路IC₃中DZ₁击穿，T₄导通。二极管D₁阳极电位下降(由R₇，R₆分压比确定)，T₅的输出电压(3号端子)也因此被箝位在R₇，R₆的分压电平上。随着触发电压U_GE的降低，IGBT能承受短路的时间增长，从而允许主回路的过电流继电器(J)有充分的时间去执行关断保护。与此同时，5号端子所接的光电耦合器IC₄动作，耦合器的输出端接至多谐振荡器IC₂的4号端子，使之与电源地短路，从而封锁住触发信号，保护IGBT不继续导通。IGBT的输出端接升压变压器B₂的初级，B₂的次级接高压放电室的高压电极G。电阻R_G为限流保护电阻。

直流稳压电路采用整流桥ZL₂，ZL₃和三端稳压集成电路IC₅，IC₆，输出12V，18V电压。图2中S₁，S₂分别为启动按钮和停机按钮，JL为交流蜂鸣器。

Claims

1.高频逆变电源臭氧发生器，设有空气压缩机、冷凝器、分子筛干燥器、高压放电室、升压变压器、操作控制装置，空气压缩机的压缩空气输出管接冷凝器的热端入口，冷凝器的热端出口接分子筛干燥器的湿空气入口，分子筛干燥器的干燥空气出口接高压放电室的进气口，高压放电室的电极接升压变压器的输出端，操作控制装置接各电源控制端，其特征在于还设有三相380V电源整流电路、滤波器、绝缘栅双极型晶体管逆变器、高频逆变控制电路和直流稳压电路，滤波器的输入端接整流电路的输出端，滤波器的输出端接绝缘栅双极型晶体管逆变器的输入端，绝缘栅双极型晶体管逆变器的输出端接升压变压器的输入端，绝缘栅双极型晶体管逆变器的控制端接高频逆变控制电路的输出端，直流稳压电路的输出端分别接三相380V电源整流电路和高频逆变控制电路。

2.如权利要求1所述的高频逆变电源臭氧发生器，其特征在于所说的高频逆变控制电路由矩形波发生器和绝缘栅双极型晶体管逆变混合驱动电路组成，矩形波发生器的输出接IGBT混合驱动模块EXB841的第14，15端，控制信号由第1，3端输出接绝缘栅双极型晶体管的栅极。