专利名称：大型软控式变频臭氧发生器测控电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种容性负载测控驱动电源，具体涉及变频臭氧变频发生器 的测控电源。
背景技术：
大型臭氧发生器系统属工业装备高技术范畴，只有欧美日少数发达国家能设计制 造并对我国一直实行技术封锁和垄断。近年来，随着我国经济的快速增长，大型臭氧 装备越来越广泛地应用于市政自来水、工业废(污)水处理、绿色有机化工合成等领 域。我国工业目前使用的大型臭氧发生器(指臭氧产量每小时几公斤到上百公斤)不 是直接从国外进口就是仿制国外产品，极少有国内企业能独立研发大型臭氧发生装备 的"中国芯"。进口大型臭氧装备不仅价格昂贵，而且服务维护困难，成为制约我国 臭氧技术应用推广进步的瓶颈。大型臭氧装备的关键技术在于稳定可靠的臭氧电源和 精密加工的放电室制作工艺，由于臭氧发生器的负载为容性负载，不同于通常工业装 备的容易受控的阻性(或感性)负载，研制高可靠性和稳定性的长寿命的大功率臭氧 发生测控驱动电源一直受到世界臭氧界的高度关注，也成为衡量一个国家臭氧科技水 平的重要标志。因此，大型臭氧测控电源是综合了微电子技术、计算机技术、自动控 制技术、功率电力、电子技术、网络通信技术的新一代工业控制大型装备。
实用新型内容
针对已有技术的不足，本实用新型提供一种大型软控式变频臭氧发生器测控电源。
以下详细介绍本实用新型一种大型软控式变频臭氧发生器测控电源，380V50HZ 三相交流电经三相电源滤波器滤波並经有功功率表和功率因数表监测后连接交流电 抗器，然后通过交流电抗器送至PLC控制的三相全控调功模块，三相全控调功模块输
出脉动的直流电，该三相全控调功模块的输出经滤波器滤波平滑后经三相全控快速晶 闸管对管逆变器和大功率高压变压器作为调压调流供电电源。优化的，所述PLC发出输出信号控制三相全控调功模块的软启动和软关闭以及调功控制。优化的，所述大功率高压变压器向PLC发出过压控制信号和过流控制信号。 优化的，所述PLC分别发出输出信号作为快速晶闸管对管逆变器的移向控制信号 和变频控制信号。优化的，所述PLC设置报警信号。优化的，所述PLC设置报警信号控制光电报警器或者无线传输设备。 本实用新型的优点是本实用新型的大型软控式变频臭氧发生器测控电源属于容 性负载的可测控驱动电源，其输出功率可达数百千瓦，并且安全可靠，运行稳定。
图l为本实用新型的原理框图；图2为本实用新型的电源硬件结构图；图3为本实用新型的电源软件控制流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型作进一步披露。 实施例1:请参阅说明书附图1， 一种大型软控式变频臭氧发生器测控电源，380V50HZ三相 交流电经三相电源滤波器1滤波並经有功功率表和功率因数表2监测后连接交流电抗 器，然后通过交流电抗器2送至PLC4控制的三相全控调功模块5，三相全控调功模 块5输出脉动的直流电，该三相全控调功模块的输出经滤波器滤波平滑后经三相全控 快速晶闸管对管逆变器6和大功率高压变压器7作为调压调流供电电源。所述PLC4 发出输出信号控制三相全控调功模块5的软启动和软关闭以及调功控制。所述大功率 高压变压器7向PLC4发出过压控制信号和过流控制信号。所述PLC4分别发出输出信 号作为快速晶闸管对管逆变器6的移向控制信号和变频控制信号。所述PLC设置报警 信号。所述PLC设置报警信号控制光电报警器或者无线传输设备8。4具体电路请参阅附图2， 380V50HZ三相交流电(三相五线制)经三相电源滤波器 滤波並经有功功率表和功率因数表COSC接至PLC控制的三相全控调功模块组件，可 得输出脉动的直流电，经滤波器滤波平滑后作为三相全控快速晶闸管对管逆变器的调 压调流供电电源。(晶闸管T1-T6可控整流管，Ll、 L2、 L3为抑流铁芯电抗器，抑制 高次谐波，限制出现过大的电流上升率di/dt值，防止晶闸管门极附近电流密度过大 而烧坏元件。同时对限制短路电流亦有好处；另外，还可抑制晶闸管的电压上升率 du/dt值，防止误导通。Rl-R6、 Cl-C6构成阻容吸收过压保护组件，用于吸收尖峰 过电压以防止元件过压击穿。L3、 L4、 C3构成T型滤波器对脉动直流电平滑滤波， C17、 C18、 L7、 C8、 R15构成开关电源的电源噪声滤波器，为开关电源滤除多种干扰 信号，稳定可靠输出+20V、 +-15V、 +5乂直流电源；C20、 C25、 L9、 LIO、 R21构成PLC 的电源噪声滤波器，滤除多种杂波干扰。C19、 C20、 C21、 C22、三端稳压器7820、 R16、 R17、稳压管DW3 (+15V)、 RP3、 R19、 R20、 C23、运算放大器IC4构成D/A转 换AD7520和运算放大器IC3的高精度参考电源。该基准电压是反相输入，其输出电 压U。 =-(R18/R17) Uz，改变反馈电位器RP3可调节输出电压U。的大小，其输出电 压U。可做到比Uz高或低。集成运算放大器IC4在这里起隔离和缓冲作用，主要是 把负载稳压管DW3隔离开。因集成运算放大器本身开环增益很高，输入电阻较大，输 出电阻较小，接成比例放大器后，因为有很强的电压负反馈，输出电阻就更小了。所 以输出电流的变化(或负载的变化)对输出电压U。的影响极小。又因为运算放大器 输入端基本上不流过电流，所以基准电压也比较稳定。因这种电路的输出电压正比于 基准电压，若输入电压变化，则基准电压Uz也会有微小的变化。采用开关电源输出 +20V和三端集成稳压器7820可以较好地解决电源的高精度问题。D/A转换器IC2(AD7520)、电位器RP3和运算放大器IC3构成高精度D/A转换器送至三相晶闸管移 相集成触发电路IC5 (TC787)移相电压输入端。TC787具有功耗小、功能强、输入 阻抗高、抗干扰性能好、稳压范围宽、外接元件小且调节简便、实用可靠，广泛用于 三相全控电力电子线路。该集成块IC5由三路相同的过零和极性检测、锯齿波形成、 锯齿波比较组成，经过抗干扰锁定电路、脉冲形成电路形成三相触发调制脉冲，由脉 冲分配电路实现全控、半控的工作方式，再驱动电路完成输出驱动。三相同步电压 Ua、 Ub、 Uc经T型网络进入电路IC5的18、 1、 2脚。同步电压的零点设计为1/2电源电压(电路输入端同步电压峰峰值不宜大于电源电压)，通过零和极性监测检测出 零点和极性后，在C38、 C39、 C40三个电容上积分形成锯齿波。由于采用集中式恒流 源，相对误差极小，锯齿波有良好的线性。锯齿波在比较器中与移相电压比较取得交 相点，移相电压数值大小由TC787的4脚通过D/A转换器调节输入取得。抗干扰电路 具有锁定功能，保证交相唯一并且稳定。脉冲形成电路由脉冲发生器给出调制脉冲， 其宽度可通过改变C41值来确定，需要调宽则增大C41，反之减小C41。被调制脉冲 频率=8/调制脉冲宽度。脉冲分配及驱动电路是由TC787的6脚控制脉冲分配的输出 方式。第6脚接低电平，输出为半控方式。12、 11、 10、 9、 8、 7分别输出A、 -C、 B、 -A、 C、 -B的单触发脉冲。第6脚接高电平，输出为全控方式，分别输出A、 -C; -C、 B; B、 -A; -A、 C; C、 -B; -B、 A的双触发脉冲。第5脚为保护端，当逆变电源系统 出现过流过压时，PLC输出高电平至5脚，过流过压测控发光二极管LED指示报警， 输出脉冲即被禁止。TC787的7、 8、 9、 10、 11、 12脚脉冲无输出信号，晶闸管T1一T6 被关断无直流电压电流输出，保护电路不被烧坏。电阻R45-R50、三极管V9-V14、脉 冲变压器Tr7-Trl2构成功率放大电路，为Tl-T6提供强脉冲触发电路保护触发时可 靠性和稳定性。在同步信号为50Hz时，电容C38、 C39、 C40宜采用0. 15uf电容，相 对误差小于5%,以锯齿波线性好、幅度大、不平顶为宜。幅度小可减小电容值，产 生平顶则增大电容值。电容C41决定调制脉冲的宽度，C4K000pf时，脉冲宽度为 100us; C41=0.. luf时，脉冲宽度为lms;在同步信号为50HZ时，如输出调制脉冲在 0° -180°范围满幅可调，则C41应大于0. luf 。由PLC控制的IC2、 IC3高精度数模 转换器，当输入的信号从全0变为全1时，输出电压为0-9. 99V，送至TC787的4脚 可实现对三相全控调功模块的软启动、软关闭、功率控制(调整输出电压和电流)， 输出直流电压范围0-450V 快速晶闸管对管逆变器是一种将直流电转换成频率可调的交流电的装置。用作驱 动高压放电室容性负载的电源，该电源由PLC可编程软件输出数字信号实现对逆变器 的移相控制和工作频率的变频控制。C26、 C28、 R22、 R23、 R24、三极管V3、 V4、 V5、 二极管D9、 D10、 Dll、 D12、脉冲变压器Tr2构成功率放大器，实现强脉冲触发快速 晶闸管的T8的控制极；C27、 C29、 R25、 R26、 V6、 V7、 V8、 D13、 D14、 D15、 D16、 Tr3构成功率放大器实现强脉冲触发快速晶闸管T7的控制极；工作频率设定在800Hz-1600Hz; T7、 T8晶闸管作为快速电子开关，在强触发脉冲作用下周期地快速 通断，将400V-450V的直流电压转变为脉冲交流电，通过串联的高压升压变压器将初 级绕组的交流电耦合到次级形成幅值为5KV-10KV的脉冲高压电，加至高压放电室的 高压极和地极实现电离氧气而制造臭氧。由于大功率逆变器输出几十千瓦到几百千瓦 的高压脉冲，因而能驱动更多的容性放电负载，可实现几十公斤以上的大量臭氧生产。 晶闸管T7、 T8、电阻R7、 R8、 R9、 RIO、电容C8、 C9、 CIO、 Cll、 C12、电抗器 L5、 L6、高压变压器Trl、容性放电负载FD1、 FD2…FDn及高压快熔保险FU1、 FU2… FUn构成并联逆变器。当晶闸管T7触发导通时，换流电容C8充电，极性为右正左负， 稳定定电电压为2E (E为逆变器直流供电电压)，接着触发晶闸管T8时，通过导通的 T8， 2E电压瞬间反向加到T7，迫使T7关断，当PLC输出两组相位相差180° —定频 率的方波电压信号轮流触发T7、 T8，高压变压器Trl次级输出一定频率的脉冲交流 电。为了保证晶闸管能可靠的关断，要求在换流时电容C8的电压不能放电太快，因 此在换流电容中串联L5空芯电抗器。电抗器L5是限制换流过程中电源向电容的充电 电流，使要关断的晶闸管能承受较长时间的反压，保证可靠的关断。二极管D1、 D2 为反馈二极管，将电抗器L6的能量反送直流电源E。该逆变器输出电压的恒定取决 于逆变器输入的直流电压恒定来保证的。电流互感器、电位器RP1、 二极管D3、 D4、 D5、稳压二极管DW1、电容C13、 C14、三极管V1、构成逆变电路过流测控电路送过 流信号至集成时基电路IC1 (NE556)的2、 6脚，NE556的5脚输出高电平至PLC输 入端，PLC即刻输出高电平至TC787的5脚切断逆变器直流电源E，起到过流保护的 作用。电阻R12、 R13、 R14、 二极管D6、 D7、 D8、稳压管DW2、电容C15、 C16、三极 管V2构成逆变电路过压测控电路送过压信号至集成时基电路的12脚、8脚，NE556 的9脚输出高电平至PLC输入端，PLC即刻输出高电平至TC787的5脚切断逆变器直 流电源E，起到过压保护作用。当电源主电路出现过流过压时，PLC在切断电源供电 的同时，还可发出声光报警信号或无线寻呼信号告知设备维护人员查明故障点。 PLC4中的软件可以有很多种编写思路，其中一种请参阅附图3的流程图编写即可。当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例， 本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改型、添加 或替换，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种大型软控式变频臭氧发生器测控电源，其特征是380V50HZ三相交流电经三相电源滤波器滤波並经有功功率表和功率因数表监测后连接交流电抗器，然后通过交流电抗器送至PLC控制的三相全控调功模块，三相全控调功模块输出脉动的直流电，该三相全控调功模块的输出经滤波器滤波平滑后经三相全控快速晶闸管对管逆变器和大功率高压变压器作为调压调流供电电源。
2、 根据权利要求1所述的大型软控式变频臭氧发生器测控电源，其特征是所 述PLC发出输出信号控制三相全控调功模块的软启动和软关闭以及调功控制。
3、 根据权利要求1或2所述的大型软控式变频臭氧发生器测控电源，其特征 是所述大功率高压变压器向PLC发出过压控制信号和过流控制信号。
4、 根据权利要求3所述的大型软控式变频臭氧发生器测控电源，其特征是所 述PLC分别发出输出信号作为快速晶闸管对管逆变器的移向控制信号和变频控制 信号。
5、 根据权利要求4所述的大型软控式变频臭氧发生器测控电源，其特征是所 述PLC设置报警信号。
6、 根据权利要求5所述的大型软控式变频臭氧发生器测控电源，其特征是所 述PLC设置报警信号控制光电报警器或者无线传输设备。
专利摘要本实用新型公开了一种大型软控式变频臭氧发生器测控电源，其特征是380V50Hz三相交流电经三相电源滤波器滤波并经有功功率表和功率因数表监测后连接交流电抗器，然后通过交流电抗器送至PLC控制的三相全控调功模块，三相全控调功模块输出脉动的直流电，该三相全控调功模块的输出经滤波器滤波平滑后经三相全控快速晶闸管对管逆变器和大功率高压变压器作为调压调流供电电源。本实用新型的大型软控式变频臭氧发生器测控电源属于容性负载的可测控驱动电源，其输出功率可达数百千瓦，并且安全可靠，运行稳定。
文档编号H02M1/36GK201422079SQ20092002434
公开日2010年3月10日 申请日期2009年3月25日 优先权日2009年3月25日
发明者贾振民 申请人:贾振民