一種臭氧發(fā)生器電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及特種電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種臭氧發(fā)生器電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，在殺毒、消毒、脫色、有機(jī)物處理等方面有顯著效果，由于 臭氧易分解，所W臭氧通常需現(xiàn)場制備，工業(yè)制備臭氧的主要方法是介質(zhì)阻擋放電法。早 期，D抓型臭氧發(fā)生器采用工頻升壓供電放電，產(chǎn)生的臭氧濃度低，電耗大，電源體積大，隨 著臭氧應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對(duì)臭氧發(fā)生器技術(shù)指標(biāo)提出了更高的要求，提高該些指標(biāo)的 途徑是提高供電頻率。
[0003] 臭氧發(fā)生器負(fù)載特性不同于常見的變頻器負(fù)載，在高頻電源設(shè)計(jì)中有許多問題需 要研究。已公開的臭氧發(fā)生器發(fā)明專利中，設(shè)及臭氧發(fā)生器電源的很少；已發(fā)表的文獻(xiàn)中， 對(duì)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方案有詳細(xì)的論述，但并不全面。對(duì)于開關(guān)管的開關(guān)應(yīng)力解決方案 研究還有待深入。開關(guān)管的開關(guān)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致開關(guān)管發(fā)熱，甚至擊穿，是逆變電源設(shè)計(jì)中考慮 的重要因素，也是臭氧發(fā)生器電源中的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。表現(xiàn)在，臭氧發(fā)生器電源逆變頻率高，達(dá) 到lOKHz，電路中有升壓變壓器，二次輸出電壓達(dá)到10KV，一二次繞組必須分開繞制，該使 得變壓器漏感很大，而且，臭氧發(fā)生器負(fù)載工作時(shí)的放電電流中高頻諧波幅值大，該些因素 使得臭氧發(fā)生器電源中開關(guān)應(yīng)力更為嚴(yán)重，在設(shè)計(jì)解決方案時(shí)難度更大。
[0004] 減小開關(guān)應(yīng)力常用方案有降低回路雜散電感、增加緩沖電路和軟開關(guān)技術(shù)。文獻(xiàn) 《D抓臭氧發(fā)生器電源的研制》中論述了RCD型緩沖電路的設(shè)計(jì)，其中的參數(shù)設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要 不斷調(diào)試，否則緩沖效果不明顯，大功率下串聯(lián)的電阻不僅降低開關(guān)管的工作效率，而且臭 氧發(fā)生器負(fù)載的開關(guān)應(yīng)力大，電阻消耗的能量大，需要充分考慮散熱，不便于電源安裝，只 采用C型緩沖電路時(shí)會(huì)引起母線電壓震蕩；文獻(xiàn)《基于移相控制的新型軟開關(guān)臭氧發(fā)生器 的研制》中采用移相脈沖調(diào)制實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，但需要增加電流過零檢測電路和諧振回路，該增 加了電源復(fù)雜度，降低了可靠性，而且臭氧發(fā)生器負(fù)載特性放電前后劇烈變化，很難實(shí)現(xiàn)完 全的軟開關(guān)，在中型發(fā)生器中不易采用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要解決現(xiàn)有技術(shù)的臭氧發(fā)生器高頻電源中緩沖電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、工作不可 靠，而軟開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大的缺點(diǎn)，提出一種臭氧發(fā)生器電源，采用特殊的疊層母排結(jié)構(gòu) 參數(shù)，減小開關(guān)應(yīng)力對(duì)逆變器開關(guān)管的影響，提高電源可靠性，簡化緩沖電路設(shè)計(jì)，使得臭 氧發(fā)生器電源結(jié)構(gòu)緊湊。
[0006] 本發(fā)明提供了一種臭氧發(fā)生器電源，所述臭氧發(fā)生器電源包括：疊層母排和依次 電連接的整流單元、限流軟啟動(dòng)單元、濾波單元、全橋逆變單元和緩沖單元，其中，所述濾波 單元設(shè)置在電源底板上，在電源底板上還設(shè)置散熱片；在散熱片上設(shè)置整流單元、限流軟啟 動(dòng)單元和全橋逆變單元；
[0007] 所述濾波單元和全橋逆變單元上部與疊層母排相連接，所述疊層母排包括依次設(shè) 置的負(fù)極板、絕緣層和正極板；
[000引所述整流單元、所述濾波單元、所述全橋逆變單元、所述限流軟啟動(dòng)單元分別與疊 層母排電連接；
[0009] 所述疊層母排的容值為緩沖單元容值的0. 001-0. 01倍，疊層母排的容值計(jì)算公 式：
[0010] C=e〇*￡r*S/d
[0011] 其中，c表示疊層母排的容值，e。表示真空絕對(duì)介電常數(shù)，e。= 8. 85*10'(-12) F/m，et表示絕緣層材料的相對(duì)介電常數(shù)，S表示疊層母排的重疊面積，d表示絕緣層厚度。
[0012] 進(jìn)一步的，所述臭氧發(fā)生器電源還包括：隔直電容、隔離變壓器、進(jìn)線端子和輸出 端子；
[0013] 所述隔直電容與全橋逆變單元的輸出端電連接；
[0014] 所述隔離變壓器的輸出端與臭氧發(fā)生器電源的電源控制單元電連接；
[0015] 所述進(jìn)線端子與整流單元的輸入端W及隔離變壓器輸入端電連接；
[0016] 所述輸出端子與全橋逆變單元的輸出端和隔直電容電連接。
[0017] 進(jìn)一步的，所述濾波單元由并聯(lián)的四組電容單元組成，所述電容單元由兩個(gè)串聯(lián) 的電容器組成。
[0018] 進(jìn)一步的，所述全橋逆變單元由兩個(gè)IGBT模塊組成，所述IGBT模塊包括兩個(gè)依次 串聯(lián)的絕緣柵雙極型晶體管。
[0019] 進(jìn)一步的，所述限流軟啟動(dòng)單元包括：限流電阻、交流接觸器、直流繼電器、分壓電 阻和穩(wěn)壓電容；
[0020] 所述交流接觸器=組輸出觸點(diǎn)并聯(lián)連接，并與限流電阻電連接；
[0021] 所述分壓電阻和直流繼電器串聯(lián)，并與濾波單元并聯(lián)；
[0022] 所述穩(wěn)壓電容并聯(lián)在直流繼電器兩端，所述直流繼電器輸出常開觸點(diǎn)接入到交流 接觸器線圈回路中，控制接觸器吸合。
[0023] 進(jìn)一步的，所述散熱片與電源底板通過絲桿固定，散熱片下面安裝風(fēng)扇，風(fēng)扇安裝 防塵罩，電源底板在風(fēng)扇對(duì)應(yīng)位置開孔。
[0024] 進(jìn)一步的，所述疊層母排的絕緣層采用聚四氣己締材料，厚度小于等于0. 5mm。
[0025] 進(jìn)一步的，所述緩沖單元包括：兩個(gè)并列連接的電容器。
[0026] 本發(fā)明提供的一種臭氧發(fā)生器電源，采用疊層母排的連接方式，一方面減小了主 電路中的雜散電感，降低了開關(guān)應(yīng)力，防止雜散電感和緩沖電容產(chǎn)生震蕩，另一方面，利用 疊層母排的特性，即可W等效為一個(gè)容值很小的無感電容，吸收臭氧發(fā)生器負(fù)載放電電流 中的高頻成分，該些電流緩沖電容無法完全吸收。疊層母排的容值約為緩沖單元容值的 0. 001-0. 01倍，在疊層母排設(shè)計(jì)時(shí)，通過改變正負(fù)母排正對(duì)面積使其容值滿足設(shè)計(jì)要求。在 開關(guān)管導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)，疊層母排能夠吸收電壓電流中的高頻成分，不引起母線電壓震蕩，C型 緩沖電路中的電容不會(huì)發(fā)熱，從而簡化了電源緩沖電路的設(shè)計(jì)。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的臭氧發(fā)生器電源的布局圖；
[002引圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的臭氧發(fā)生器電源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的臭氧發(fā)生器電源的橫軸線的截面圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的臭氧發(fā)生器電源的電路連接示意圖；
[0031] 圖5a-c為本發(fā)明實(shí)施例提供的疊層母排的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖6a-b為采用疊層母排前后的逆變器輸出波形圖；
[0033] 圖7為采用疊層母排前后緩沖電容、絕緣柵雙極型晶體管的工作溫度圖。
[0034] 圖中附圖標(biāo)記指代的技術(shù)特征為：
[0035] 1、整流單元；2、限流軟啟動(dòng)單元；3、濾波單元；4、全橋逆變單元；5、電源底板；6、 散熱片；7、疊層母排；8、隔直電容；9、隔離變壓器；10、進(jìn)線端子；11、輸出端子；12、限流電 阻；13、交流接觸器；14、絲桿；15、風(fēng)扇。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面 結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可W理解的是，此處所描述的具體實(shí)施 例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖 中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0037] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的臭氧發(fā)生器電源的布局圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供 的臭氧發(fā)生器電源的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的臭氧發(fā)生器電源的橫軸線的 截面圖。如圖1、2和3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的臭氧發(fā)生器電源包括；疊層母排和依次電 連接的整流單元1、限流軟啟動(dòng)單元2、濾波單元3、全橋逆變單元4和緩沖單元，其中，所述 濾波單元設(shè)置在電源底板5上，在電源底板5上還設(shè)置散熱片6 ;在散熱片6上設(shè)置整流單 元1、限流軟啟動(dòng)單元2和全橋逆變單元4 ;所述濾波單元3和全橋逆變單元4上部與疊層 母排7相連接，所述疊層母排7包括依次設(shè)置的負(fù)極板、絕緣層和正極板；所述整流單元1、 所述濾波單元3、所述全橋逆變單元4、所述限流軟啟動(dòng)單元2分別與疊層母排7電連接。 [003引其中，所述整流單元1，用于提供直流電壓；所述限流軟啟動(dòng)單元2,用于減小電源 啟動(dòng)瞬間的沖擊電流；所述濾波單元3,用于減小整流單元輸出直流電壓的脈動(dòng)；所述全橋 逆變單元4,用于提供臭氧發(fā)生器負(fù)載工作所需的高頻電壓。
[0039] 所述臭氧發(fā)生器電源還包括：隔直電容8、隔離變壓器9、進(jìn)線端子10和輸出端子 11 ;所述隔直電容8與全橋逆變單元4中的任一輸出端通過銅排連接；所述隔離變壓器9的 輸出端與臭氧發(fā)生器電源的電源控制單元通過導(dǎo)線連接；所述進(jìn)線端子10與整流單元1的 輸入端W及隔離變壓器9輸入端通過導(dǎo)線連接；所述輸出端子11與全橋逆變單元4任一輸 出端和隔直電容8 -端通過銅排連接。另外，本申請(qǐng)的全橋逆變單元的輸出端與升壓變壓 器單元的輸入端電連接，升壓變壓器單元的輸出端與負(fù)載電連接。
[0040] 所述濾波單元3由并聯(lián)的四組電容單元組成，所述電容單元由兩個(gè)串聯(lián)的電 容器組成，兩個(gè)串聯(lián)的電容器通過銅排連接。所述全橋逆變單元4由兩個(gè)IGBT模塊組 成，所述IGBT模塊包括兩個(gè)依次串聯(lián)的絕緣柵雙極型晶體管（InsulatedGateBipolar Transistor,IGBT)。兩個(gè)依次串聯(lián)的絕緣柵雙極型晶體管封裝在一起。
[0041] 所述限流軟啟動(dòng)單元2包括；限流電阻12、交流接觸器13、直流繼電器、分壓電阻 和穩(wěn)壓電容；所述交流接觸器13 =組輸出觸點(diǎn)并聯(lián)連接，并與限流電阻12電連接；所述分 壓電阻和直流繼電器串聯(lián)，并與濾波單元3并聯(lián)；所述穩(wěn)壓電容并聯(lián)在直流繼電器兩端，所 述直流繼電器輸出常開觸點(diǎn)接入到交流接觸器13線圈回路中，控制接觸器吸合。
[0042] 本發(fā)明中各單元具體的電連接關(guān)系為：濾波單元3