DBD型臭氧发生器供电电源在移相控制下的设计分析

DBD型臭氧发生器供电电源在移相控制下的设计分析

单俊芳姚海霞

（国网泰州供电公司225300）

摘要：本文依据开环控制下介质阻挡放电型臭氧发生器供电电源容易出现不稳情况，设计出了一套运用移相控制及电压闭环，全新的负载谐振式逆变器供电的臭氧发生器供电电源系统。并对臭氧发生电源系统驱动电路的设计过程、逆变电路控制方式、结构及功率调节控制策略进行了详细介绍与说明。经实验验证结果可知，此设计供电电源，能够对诸如电源系统及易受外界干扰波动及臭氧发生器过压等状况予以有效解决，此外，还存有逆变电路电流与正弦波接近及功率调节便利等特点，工程应用价值良好。

关键词：DBD型臭氧发生器；供电电源；移相控制；设计

臭氧乃是超强氧化剂，其于常压常压状况下，能够发生强氧化，完成氧化后，所存有的残存臭氧，能够在比较短的时间内，自动进行分解，成为氧原子或氧气，乃为一种无残留、无污染及无公害的消毒与氧化剂。对于臭氧工业化生产而言，均运用介质阻挡放电（DBD）法经合成而得。长期以来，臭氧发生器供电多选用工频方式。此种电路存在难以大功率化、向电网注入大量谐波、功率因数低及工作频率低等不足，因此，其日渐被中、高频逆变电源所取代。因介质阻挡型负载存有两阶段，即未放电和放电，并且向外存有容性特征，者就促使大功率臭氧发生器在具体的供电电源设计方面，具有较大难度，已然成为臭氧难以在工业当中广泛运用的主要受制因素。现以1kg臭氧发生器供电电源为例作为分析，分别从臭氧发生器系统的功率管驱动模块、电源系统的功率调节策略、逆变电路控制方式、结构及供电电源系统的组成等，就大功率臭氧电源相应设计过程进行探讨。最终实验结果对所设计臭氧发生器供电电源的合理性及正确性进行了验证。

一.臭氧发生系统及其供电电源系统的结构分析

1.1臭氧发生系统

DBD型臭氧发生器系统所存有工艺流程，见图1，其由冷却系统、高压电源系统、臭氧发生器本体及气源系统等构成。当气压机空气经过压力调节阀、储气罐及空气过滤器后，而得到具有一定流量与压力的空气，然后把这些空气推动至冷却干燥机中，便可获取干燥而又低温的气体，再将这些气体经过流量计显示之后，通入至臭氧发生器相应本体部分，如若加入一个高压之后，则此时的臭氧发生器，便会把外部所送入的气体当中的氧气进行合成操作，而最终成为臭氧。

图1DBD型臭氧发生器系统所存有工艺流程

1.2串联谐振式臭氧发生器电源系统的机构分析

因发生器装置具有容性，为实现电路功率因数的提高，实现向电网注入无功的降低，及促进发生器系统在体积方面的减少，通常需选用并联及串联负载谐振式逆变电源给臭氧发生器供电，且于逆变电路当中，较多选用频率跟踪法，以此对外界扰动对于臭氧发生系统所造成干扰进行抑制。串联谐振式臭氧发生器电源系统结构见图2所示。电源系统所具有的工作流程为：三相电源经过整流桥VB、断路器DQ及滤波电感之后，在经滤波电容，便可获取逆变回路所需要的直流电源，此直流电源通过与相组合，便可得到全桥逆变电路、补偿电感、升压变压器T及臭氧发生器共同所建立的串联谐振回路；电流互感器用于促进频率跟踪功能的实现，而则用于实现过流保护提供信号；对于电压互感器PT所具有的作用而言，则为对发生器上相应电压进行检测，促进系统在电压闭环控制方面的实现。

图2氧发生器电源主回路示意图

二.供电电源控制对策分析

2.1逆变电路控制方式

对于主电路而言，其可从选用移相控制方式，如图3所示。工作原理为：因能够对逆变器输出电流实施检测，运用其自身的过零点，形成滞后桥臂管，最终便可获取信号，以此为滞后桥臂的驱动信号能够与在相位方面能够始终保持一致提供保障；由所组成的超前桥臂相应驱动信号超前于，而所组成的超前桥臂相应驱动信号超前于，所具有的超前角度则为α，通过对α予以改变，便可对电路的输出功率进行调节。

图4电源系统控制实现框图

当经过过零比较器之后，便可建立方波电流，用其达到跟踪频率的目的；PI调节器能够将受控时间信号予以输出，进而对α进行调节；MS则通过而获取的相应中间信号，用作EPM7128S型CPLD的形成，最终促进电路当中各种保护及驱动信号分配的实现。

三.功率管驱动回路的设计策略

对于驱动回路而言，其所选用的乃是SKHl23/12驱动模块，此驱动模块具有诸多优异特性，如TTL/CMOS电路兼容、死区调节、失压保护及短路保护等，能够实现电源开发周期的大大缩短。由SKHl所组成的IGBT动电路示例图，如图5所示，对于逆变电源而言，其主要选用两块SKHl23/12，以此促进全桥电路相应4个功率管进行驱动的实现。

图5由SKHl所组成的IGBT动电路示例图

四.实验结果

如图6所示，各种占空比下拟变电路所呈现出的输出电压及电流波形图，由此可知，所得出的实验结果吻合于设计要求。特别是此电源系统当中所存有的电流，与正弦波接近，进而实现了电源胸膛当中关键元件在发热问题方面的大大降低，还可有效降低严重电磁干扰方面的问题，在工业应用方面具有很好的价值。

图6各种占空比下拟变电路所呈现出的输出电压及电流波形图

五.结论

本文以1kg臭氧发生器供电电源为例作为分析，不仅将电源系统的控制对策及逆变器控制方式进行相应探讨，而且还给出了大功率臭氧发生器供电电源的拓扑结构。经过设计而得到的供电电源，可依据实际运用需求及哟求，通过对臭氧发生器的电压施加控制，以此对其产量给予有效控制。正因此特点，大大提升了电源系统的稳定性，并且还将发生器过电压问题给予彻底解决，促使整个系统在工作上更为可靠与安全，对于发生器臭氧产量控制方面的要求能够很好的给予满足，另外，还可对发生器系统长时间运行予以满足。由本次实验验证结果可知，此设计供电电源，能够对诸如电源系统及易受外界干扰波动及臭氧发生器过压等状况予以有效解决，此外，还存有逆变电路电流与正弦波接近及功率调节便利等特点，工业工程应用价值高。

参考文献：

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