等离子电源装置的制作方法

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种用于等离子设备的电源装置。

背景技术：

等离子设备在洗涤、切割、焊接等领域得到越来越广泛的应用，比如采用高精度等离子洗涤装备对半导体以及lcd显示屏、光学装备、pcb、塑胶片等进行清洗来实现高精度的要求，用于洗涤的等离子气炬功率为2000w-10000w，工作电压为6-15kv，属于大功率设备。

现有技术是将常压等离子电源装置的变压器输入端额外的增加了的l(reactor)或者c(capacitor)，l(reactor)或者c(capacitor)串联或者并联连接，使其可变后，使用时随着气炬的特性，被动的调整功率密度的方法。随着负载(气炬)温度变化、热化的特性变化和时间的流逝的磨损问题，导致热量升高、效率降低，负载自身参数(如电容、阻抗)发生变化致使电源的效率降低、输出密度减小，此时需要通过人工调节变压器输入端的l(reactor)或者c(capacitor)值来提升电源效率，用这种方法将无法应对l、c的温度特性等的变化，因此会有高功率密度输出的局限。另外，需要安装触点继电器和电网开关m/c等导致电源装置的寿命低下。

技术实现要素：

为了解决现有等离子电源装置存在的上述问题，本发明提供了一种高密度电功率输出的等离子电源装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：等离子电源装置，包括交流电源ac、整流电路、升压斩波电路、逆变电路和变压器，交流电源连接由二极管构成的整流电路的输入端，整流电路输出端连接升压斩波电路的输入端，升压斩波电路的输出端连接逆变电路，逆变电路的输出端连接变压器，变压器的输出端连接负载；交流电源ac的电流通过整流电路转化为直流电流，整流电路输出的直流电流通过升压斩波电路升压和消除延迟之后通过逆变电路将直流转化为交流输送给变压器，根据负载的变化或电源效率对逆变电路的开关频率和脉冲幅度进行控制来提高电源效率。

所述变压器输入端串联连接电容c。

所述负载为气炬或dbd负载。

本发明的等离子电源装置，在没有电容、电感等被动组件的情况下能够通过控制逆变器部开关的频率和脉冲幅度来提升输出电功率密度，在负载(气炬)热化、老化而导致的阻抗和电容的变化时也可以产生高电功率密度的输出；另外由于未使用电功率变换装置的继电器等，延长了电源装置的使用寿命，降低了成本。

附图说明

图1是本发明等离子电源装置电路原理图。

图2是本发明等离子电源装置功率密度计算原理图。

图3是等离子电源装置输出高电功率密度时，电压、电流波形图。

图4是等离子电源装置输出低电功率密度时，电压、电流波形图。

图5是本发明等离子电源装置实施例一通过控制逆变器开关时间来控制频率输出的电压、电流波形图。

图6是本发明等离子电源装置实施例二通过控制逆变器开关时间来控制频率输出的电压、电流波形图。

图7是本发明等离子电源装置实施例三通过控制逆变器开关时间来控制脉冲幅度输出的电压、电流波形图。

图8是本发明等离子电源装置实施例四通过控制逆变器开关时间来控制脉冲幅度的电压、电流波形图。

具体实施方式

本发明的等离子电源装置可用于气炬或者大功率的dbd(dielectricbarrierdischarge，等离子发生装置)负载，如等离子洗涤设备气炬、等离子切割机、等离子焊机或等离子空气净化及净水系统等，其电路如图1所示，包括交流电源ac、整流电路、升压斩波电路、逆变电路和变压器，电源输入经过整流二极管将ac变换为dc，然后为了将dc电压升压，为了高度升压，变压器的输入端为逆变器。具体电路如下：交流电源连接由二极管构成的整流电路的输入端，整流电路输出端连接升压斩波电路的输入端，升压斩波电路由电感lboost、三极管sboost、diode和clink构成，升压斩波电路的输出端连接逆变电路，逆变电路的输出端连接变压器，变压器输入端串联连接电容c用于稳压和稳流，变压器的输出端连接负载；交流电源ac的电流通过整流电路转化为直流电流，整流电路输出的直流电流通过升压斩波电路升压之后通过逆变电路将直流转化为交流输送给变压器。

如图2所示，通过在升压斩波电路的输入端安装电流感应器和电压感应器对输入电流和电压进行采集，从而计算出输入功率；通过在变压器的输入端和输出端分别安装电流感应器和电压感应器对输出电流和电压进行采集，从而计算出输出功率，输出功率与输入功率的比值即为电源的效率。尽管效率因电力整流器开关元件等的损失，效率仍会得到90％以上，为高密度输出。

如图3所示为高功率密度输出时电压和电流的波形图，如图4所示为低功率密度输出时电压和电流的波形图。

将实际计算的等离子电源效率与90％相比较，当电源效率低于90％的话，控制开关的开/关时间提高频率，在频率范围内效率没有提高的话，要增加开关的开的时间，加大脉冲幅度。

图5和图6分别为逆变器开关不同频率下的电压和电流波形图，图7和图8为不同脉冲周期和幅度下的电压和电流波形图。

本发明通过控制等离子电源装置逆变器开关的频率和脉冲幅度来提升输出电功率密度，伴随等离子热化的电容和阻抗的增加，将等离子气炬的热化状态通过功率计算的方法体现并实施控制，为了提高电功率密度的输出，增加或减少开关的开/关时间及脉冲幅度输出，能够进行精密控制并且不需要其他的配件也可以进行高密度输出。

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
等离子电源装置，包括交流电源AC、整流电路、升压斩波电路、逆变电路和变压器。本发明的等离子电源装置，在没有电容、电感等被动组件的情况下能够通过控制逆变器部开关的频率和脉冲幅度来提升输出电功率密度，在负载(气炬或DBD)热化、老化而导致的阻抗和电容的变化时也可以产生高电功率密度的输出；另外由于未使用电功率变换装置的继电器等，延长了电源装置的使用寿命，降低了成本。

技术研发人员：申旻浩;李文;姜彪;李明泽
受保护的技术使用者：延边中谷领创电力科技有限公司
技术研发日：2019.04.10
技术公布日：2019.05.24