CN2569435Y - 大功率高压直流静电电源装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电源装置，特别是一种可作为除尘、喷涂、X光静电电源的大功率高压直流静电电源装置。本实用新型的主要目的在于提供一种体积小，频率高，功率大，效率高，并且可靠性高，可智能控制的大功率高压直流静电电源装置。本装置将逆变驱动器、逆变器和升压变压器有机结合，实现了微处理器自动控制的稳定的高压直流电源，使得电源能够始终保持在最佳的工作点上。当电源用于除尘装置上，能够获得很高的除尘效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源装置，特别是一种可作为除尘、喷涂、X光静电电源的大功率高压直流静电电源装置。
背景技术
现有的高压静电电源装置，核心技术多采用晶体管振荡电路、倍压整流电路，以得到直流高压电。其中，晶体管振荡电路将上一电路供给的直流电转换为高频交流电，经电容倍压电路升压，整流后输出直流高压电。该技术的缺陷在于，由晶体管振荡电路产生的高频交流电频率低；电容倍压电路虽然升压容易，但输出电流小，功率低，因此采用这种技术的电源不但体积大，而且效率低，功耗高，不符合现代社会节能的要求。
现有技术中，亦有采用逆变器将直流电转换为高频交流电的。逆变器通常采用高频小功率开关晶体管，通过提高交流电频率，来提高升压效率；或采用大功率开关管(如可控硅)，提高交流电的输出功率，进而提高升压效率。两种方案均有其缺陷所在：第一种方案频率高，但功率小，因此效率不高；第二种方案功率大，但频率只能达到中频，约10KHZ，因此效率也较低。由此可见，上述技术并不能真正有效地提高转化效率。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服上述弊端，提供一种体积小，频率高，功率大，效率高的大功率高压直流静电电源装置。
本实用新型的又一目的在于提供一种可靠性高，可智能控制的大功率高压直流静电电源装置。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术措施：
一、用逆变驱动器、逆变器组合实现将直流电转换为高频交流电的功能，使逆变器输出的高频交流电频率高，功率大。
二、采用结构上有特殊设计的升压变压器，使高频交流电压既有效升高，又能获得较大的功率，从而保证本实用新型的输出效率。
三、采用微处理器与各保护电路结合的设计。微处理器接收各保护电路的采样信号，通过软件对信号值进行判断，根据判断的结果输出相应信号，控制部分电路的运行，以达到智能化的要求。
本实用新型的设计如下：
一种大功率高压直流静电电源装置，包括电源电路、调压整流电路、整流输出电路以及过流保护电路，其特征在于：
还包括逆变驱动器、逆变器、升压变压器；
电源电路通过隔离变压器，给全电路提供电源；
调压整流电路接收电源电路传送的交流电，输出稳定的直流电至逆变器；
逆变驱动器产生双驱动方波，对逆变器的功率晶体管(IGBT)进行驱动；
逆变器将调压整流电路送来的直流电，转变成高频交流电，供升压变压器升压；
升压变压器将逆变器输出的高频交流电升压，并经整流输出电路，输出高压直流电；
一过流保护电路采集逆变器的电流信号送到逆变驱动器，逆变驱动器检测该电流，如果电流大于预设值，则逆变驱动器停止输出脉冲信号。
本实用新型的进一步特征在于：
还包括微处理器和过压过流保护电路；
过压过流保护电路采集调压整流电路的电压、电流信号送到微处理器，微处理器判断该电压、电流是否高于预设值，若高于，则输出控制信号，切断电源电路的输出；
升压变压器通过一过流保护电路，输出电流信号到微处理器，如微处理器判断该电流高于预设值，则输出控制信号，切断电源电路的输出；
微处理器对逆变驱动器输出的脉冲信号进行检测，若逆变驱动器无信号输出，微处理器输出控制信号，切断电源电路的输出；
微处理器对整流电路输出的高压直流电压进行采样判断，若该电压值在预设范围内，微处理器输出控制信号，调压整流电路暂停工作。
本实用新型具有如下优点：
1、本装置中将逆变驱动器、逆变器和升压变压器有机的结合，实现了微机自动控制的稳定的高压直流电源，使得电源能够始终保持在最佳的工作点上。当电源用于除尘装置上，能够获得很高的除尘效率。
2、本装置中使用了逆变装置，输出标准的高频交流电压，使电源工作稳定、功耗小、效率高，与同类电源相比，有较大的功率输出。
3、本装置中采用了逆变驱动器模块来驱动逆变器中的IGBT，使得国内“高频大功率逆变电路”无法实现高频、大功率逆变电路的一项空白得以解决。
4、本装置中设计了大功率高压变压器直接升压法。将三个变压器的初级线圈并联，次级线圈分别整流后再串联，达到了实现高压大功率的目的，开拓了我国高压升压的新领域。由于采用了高频变压器直接升压法，使得升压元件少、结构简单，超过了利用电容倍压升压的水平，最重要的一点是有效地解决了分布电容Cs、漏感Ls的问题，提高了高压电流的输出，且体积比工频升压器小几十倍，比同等功率的倍压升压器体积小几倍。
5、本装置中采用了模块式驱动，使得电路非常简单，且可靠性高、易于生产，有利于我国电力工业的发展，增加了经济效益和社会效益。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进行进一步的描述：
图1是本实用新型实现高压及控制过程的方框图；
图2是本实用新型的逆变驱动及逆变器原理图；
图3是本实用新型的升压变压器接线图；
图4是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
参见图1，电源装置通过隔离变压器，给全电路提供电源。首先提供给调压器交流电，同时过压过流保护电路将电压、电流信号送到微处理器，实现过流过压保护。调压整流电路由微处理器控制调压，即微处理器接收过压过流保护电路传送的电压、电流采样信号，与预设值比较，若大于预设值，则微处理器切断电源电路的输出，保证电路的安全；微处理器还对整流输出电路的输出值采样、判断，若该电压值在预设范围内，微处理器输出控制信号，调压整流电路暂停工作。调压整流电路输出稳定的直流电至逆变器。逆变驱动器发生双驱动方波，对逆变器的IGBT进行驱动。逆变器将调压整流电路送来的直流电，变成高频交流电，供升压变压器升压。同时逆变驱动器检测逆变器的电流，如果电流过大则停止输出方波；微处理器对逆变驱动器的输出信号进行检测，若逆变驱动器无输出，则微处理器控制切断电源电路，使本装置停止后重新启动。升压变压器原边将逆变器输出的高频交流电升压，经整流输出电路输出高压直流电。同时，升压变压器通过流保护电路，输出电流信号到微处理器，提供负载过流保护。
参见图2，其中逆变驱动器内部集成两个施密特触发器、两个与门、两个隔离环节、两个电平匹配器、两个功率驱动极、两个过电流检测比较器、一个电源电压监视及一个误差监视网络，共八个单元电路。当输入信号经P8、P12进入驱动器后，由施密特触发器对脉冲进行整形，整形后的脉冲经一与门后进入隔离变压器一次侧，其二次侧得到与输入脉冲同相的驱动信号，经S8、S14输出，使IGBT导通逆变器桥臂中点引线，通过升压变压器原边与逆变器半桥电容中点连接，将直流电逆变为交流电，供升压变压器升压。
逆变器采用新型大功率的功率晶体管IGBT；逆变器由输入电阻R19、R20、R22、R23；输入保护电阻R25、R26；双向稳压管D4--D7；新型功率开关管IGBT；半桥电容C9、C10；续流二极管D8、D9组成；稳压管D4、D5，D6、D7反向串联后与电阻R25、R26并联，接于IGBT触发极：双IGBT发射极与集电极分别通过D8、D9串联，由桥臂中点引出线通过升压变压器，与串联的半桥电容C9、C10的中点引出线连接，组成半桥逆变器。图中的升压变压器为简图，其具体结构见图3。
参见图3，升压变压器包括三个变压器，各变压器的初级线圈并联，次级线圈分别整流后再串联，输出高压直流电。
参见图4，其中逆变驱动器的具体电路参见图2，升压变压器的具体电路参见图3。调压整流电路采用调压器，过流保护电路、过压过流保护电路以及脉冲发生器均为已知电路，在本实用新型中并无特殊要求。微处理器采用型号为8031的单片机，图中显示了其与其他电路的连接关系，其中输入信号与微处理器的输入输出接口连接。
Claims (7)
1.一种大功率高压直流静电电源装置，包括电源电路、调压整流电路、整流输出电路以及过流保护电路，其特征在于：
还包括逆变驱动器、逆变器、升压变压器；
电源电路通过隔离变压器，给全电路提供电源；
调压整流电路接收电源电路传送的交流电，输出稳定的直流电至逆变器；
逆变驱动器产生双驱动方波，对逆变器的功率晶体管(IGBT)进行驱动；
逆变器将调压整流电路送来的直流电，转变成高频交流电，供升压变压器升压；
升压变压器将逆变器输出的高频交流电升压，并经整流输出电路，输出高压直流电；
一过流保护电路采集逆变器的电流信号送到逆变驱动器，逆变驱动器检测该电流，如果电流大于预设值，则逆变驱动器停止输出脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的大功率高压直流静电电源装置，其特征在于：还包括微处理器和过压过流保护电路；其中，
过压过流保护电路采集调压整流电路的电压、电流信号送到微处理器，微处理器判断该电压、电流是否高于预设值，若高于，则输出控制信号，切断电源电路的输出；
升压变压器通过一过流保护电路，输出电流信号到微处理器，如微处理器判断该电流高于预设值，则输出控制信号，切断电源电路的输出；
微处理器对逆变驱动器输出的脉冲信号进行检测，若逆变驱动器无信号输出，微处理器输出控制信号，切断电源电路的输出；
微处理器对整流电路输出的高压直流电压进行采样判断，若该电压值在预设范围内，微处理器输出控制信号，调压整流电路暂停工作。
3.根据权利要求2所述的大功率高压直流静电电源装置，其特征在于：还包括一脉冲发生器，为逆变驱动器提供脉冲信号；脉冲信号经逆变驱动器的输入端(P8、P12)进入驱动器，由施密特触发器对该信号进行整形，整形后的脉冲经一与门后进入隔离变压器一次侧，其二次侧得到与输入脉冲同相的驱动信号，由逆变驱动器的输出端(S8、S14)输出。
4.根据权利要求3所述的大功率高压直流静电电源装置，其特征在于：所述的逆变器采用功率晶体管(IGBT)；逆变器由输入电阻(R19、R20、R22、R23)、输入保护电阻(R25、R26)、双向稳压管(D4--D7)、功率开关管(IGBT)、半桥电容(C9、C10)、续流二极管(D8、D9)组成；稳压管(D4、D5，D6、D7)分别反向串联后与电阻(R25、R26)并联，接于功率开关管(IGBT)触发极；双功率开关管(IGBT)发射极与集电极分别通过D8、D9串联，由桥臂中点引出线通过升压变压器，与串联的半桥电容(C9、C10)的中点引出线连接，组成半桥逆变器。
5.根据权利要求4所述的大功率高压直流静电电源装置，其特征在于：所述的升压变压器，包括三个变压器；三个变压器初级线圈并联，次级线圈分别整流后再串联，输出高压直流电。
6.根据权利要求5所述的大功率高压直流静电电源装置，其特征在于：所述的微处理器采用型号为8031的单片机。
7.根据权利要求6所述的大功率高压直流静电电源装置，其特征在于：所述的调压整流电路采用调压器。
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| CN101799696A (zh) * | 2010-03-15 | 2010-08-11 | 北京纳***仪器有限公司 | 辉光用高压恒流源 |
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| CN116067233A (zh) * | 2022-05-30 | 2023-05-05 | 歌尔股份有限公司 | 一种可穿戴设备 |
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