用于等離子體產(chǎn)生的電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及納秒級(jí)高壓脈沖功率電源，具體是一種用于等離子體產(chǎn)生的電源裝置，應(yīng)用于VOC治理及相關(guān)環(huán)保領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫，在環(huán)保上是指會(huì)產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機(jī)物，對(duì)人體健康有巨大影響。VOC主要來自燃料燃燒，當(dāng)空氣中的VOC達(dá)到一定濃度時(shí)，短時(shí)間內(nèi)人們會(huì)感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)抽搐、昏迷，并會(huì)傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，造成記憶力減退等嚴(yán)重后果O
[0003]近年來，工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量的VOC，導(dǎo)致環(huán)境污染日益嚴(yán)重，因此VOC的治理刻不容緩。工業(yè)VOC治理的方法很多，比較常用的有等離子體法，其關(guān)鍵的步驟就是通過高壓脈沖放電獲得低溫等離子體與VOC反應(yīng)。然而，在大氣壓下，氣體放電很容易從非平衡等離子體向熱平衡等離子體轉(zhuǎn)換，它的轉(zhuǎn)化時(shí)間非常短，為了避免這種轉(zhuǎn)換，一種方法是采用脈沖激發(fā)，使放電時(shí)間比不穩(wěn)定性發(fā)展所需的時(shí)間還短，從而避免不穩(wěn)定的發(fā)展。
[0004]為了防止高壓脈沖放電時(shí)等離子體中除電子以外的粒子不必要的加速，防止等離子體由非平衡等離子體向熱平衡等離子體轉(zhuǎn)變，要求供電裝置具有上升沿時(shí)間小于幾百納秒的快速上升陡度以迅速產(chǎn)生自由基，具有小于一千納秒的相對(duì)窄的脈沖寬度以避免不穩(wěn)定的發(fā)展，具有可達(dá)數(shù)千赫茲的相對(duì)高的重復(fù)頻率以提高等離子等體的產(chǎn)生效率，而普通的高壓脈沖電源顯然無法滿足要求，所以需要研制一種新型脈沖電源來滿足VOC治理的要求。
[0005]磁開關(guān)脈沖壓縮技術(shù)能有效地陡化和壓縮脈沖，而且無觸點(diǎn)閉合動(dòng)作，有利于提高脈沖重復(fù)頻率，并且使用壽命長(zhǎng)、高耐壓、高耐流，所以本實(shí)用新型采用大功率脈沖技術(shù)和磁壓縮技術(shù)，來提高脈沖上升陡度，壓縮脈沖寬度、提高脈沖重復(fù)頻率，以達(dá)到VOC治理的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于VOC治理相關(guān)的納秒級(jí)脈沖電源，用于等離子體產(chǎn)生的電源裝置，采用大功率脈沖技術(shù)和磁壓縮技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)陡化脈沖前沿、縮窄脈沖寬度、提升重復(fù)頻率的目的，從而達(dá)到VOC治理的要求。
[0007]本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)施的:一種用于等離子體產(chǎn)生的電源裝置，其特征在于，包括:
[0008]三相輸入調(diào)壓裝置，與外部的三相電源相連、用于調(diào)節(jié)輸入的三相交流電壓從而調(diào)節(jié)脈沖母線電壓；
[0009]三相整流變壓器，用于將可調(diào)三相交流電升壓并整流，產(chǎn)生直流母線電壓；
[0010]脈沖發(fā)生電路，用于將直流電轉(zhuǎn)化為微秒級(jí)低壓脈沖；[0011 ]脈沖升壓電路，用于將微秒級(jí)低壓脈沖升壓為微秒級(jí)高壓脈沖；
[0012]磁脈沖壓縮裝置，用于將微秒級(jí)高壓脈沖壓縮為納秒級(jí)高壓脈沖；
[0013]取樣電路，用于采集輸出端的脈沖電壓、電流信號(hào)并反饋給脈沖電源DSP控制器；
[0014]脈沖電源DSP控制器，用于控制脈沖電源參數(shù)。
[0015]作為優(yōu)選，所述三相輸入調(diào)壓裝置為雙向可控硅回路，用于調(diào)整輸入三相電壓大小，從而調(diào)整脈沖輸出電壓峰值大小;三相輸入調(diào)壓裝置后級(jí)連接三相整流變壓器。三相交流電經(jīng)過由脈沖電源DSP控制器控制導(dǎo)通角的雙向可控硅回路，調(diào)整輸入三相電壓大小，從而調(diào)整脈沖輸出電壓峰值大小。
[0016]作為優(yōu)選，所述三相整流變壓器包括:三相變壓器，用于將三相交流電升壓，提高脈沖發(fā)生單元的工作電壓，減小脈沖變壓器的變比；三相全橋整流電路，用于將升壓過的三相交流電整流成直流;濾波電容，用于將整流過的直流電濾波;濾波電感，用于過濾后級(jí)脈沖發(fā)生電路對(duì)三相整流變壓器的沖擊;三相整流變壓器后級(jí)連接脈沖發(fā)生電路。輸入的三相交流電經(jīng)主回路開關(guān)和雙向可控硅回路到達(dá)三相工頻變壓器初級(jí)側(cè)，經(jīng)三相工頻變壓器升壓、三相全橋整流電路整流、濾波電路濾波后產(chǎn)生直流母線電壓。
[0017]作為優(yōu)選，所述脈沖發(fā)生電路包括:開關(guān)器件，采用IGBT模塊(InsulatedGateBipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管)，或者晶閘管，或半導(dǎo)體器件，用于產(chǎn)生微秒級(jí)低壓脈沖并控制脈沖寬度和脈沖重復(fù)頻率;RCD吸收電路，由吸收電阻、快恢復(fù)二極管、吸收電容構(gòu)成，用于吸收開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)的沖擊能量、保護(hù)開關(guān)器件;脈沖發(fā)生電路后級(jí)連接脈沖升壓電路。由三相整流變壓器產(chǎn)生直流母線電壓，通過開關(guān)器件產(chǎn)生高重復(fù)率微秒級(jí)低壓脈沖，再經(jīng)脈沖升壓產(chǎn)生高重復(fù)率微秒級(jí)高壓脈沖。
[0018]作為優(yōu)選，所述IGBT模塊采用LC諧振式軟開關(guān)技術(shù)，包括吸收回路、過壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路。
[0019]作為優(yōu)選，所述脈沖升壓電路包括:諧振電容，與變壓器漏感形成LC諧振回路;脈沖升壓電路，用于將低壓脈沖升壓為高壓脈沖;脈沖升壓電路后級(jí)連接磁脈沖壓縮裝置。
[0020]作為優(yōu)選，所述磁脈沖壓縮裝置包括:無感電容，用于儲(chǔ)能;磁開關(guān)，用于在磁飽和前阻止能量傳遞、在磁飽和后迅速釋放無感電容中的能量;磁脈沖壓縮裝置后級(jí)連接取樣電路。由脈沖發(fā)生和脈沖升壓產(chǎn)生高重復(fù)率微秒級(jí)高壓脈沖，經(jīng)脈沖壓縮裝置產(chǎn)生脈沖前沿陡化、脈沖寬度窄、高重復(fù)率的納秒級(jí)高壓脈沖。
[0021]作為優(yōu)選，所述取樣電路包括:電阻分壓式脈沖電壓取樣電路，由若干電阻組成；電流互感器式脈沖電流取樣電路;取樣電路后級(jí)連接負(fù)載。取樣電路與DSP控制器聯(lián)接，包括輸出脈沖峰值電壓檢測(cè)電路、峰值電流檢測(cè)電路，主要作用是采集輸出脈沖的電壓電流信號(hào)。
[0022]作為優(yōu)選，所述脈沖電源DSP控制器包括主控單元、鍵盤、液晶顯示單元、存儲(chǔ)單元、通訊接口、模擬信號(hào)處理單元、PWM信號(hào)輸出單元、故障檢測(cè)及保護(hù)單元；用于控制脈沖電源所有參數(shù)，包括晶閘管驅(qū)動(dòng)信號(hào)、開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)、模擬信號(hào)采集、數(shù)字量輸出信號(hào)、數(shù)字量輸入信號(hào)、故障報(bào)警信號(hào)以及通訊信號(hào)。脈沖電源DSP控制器分別與雙向可控硅回路、IGBT模塊、取樣電路以及散熱系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)電路的模擬量采集、處理并在液晶顯示器顯示，智能調(diào)整雙向可控硅導(dǎo)通角，從而調(diào)整輸入電壓大小，智能檢測(cè)故障以及在發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)保護(hù)。
[0023]作為優(yōu)選，還包括散熱系統(tǒng)，用于降低脈沖電源溫度，防止因溫度過高而損壞器件。散熱系統(tǒng)與DSP控制器聯(lián)接，作用是控制脈沖電源的溫度，防止溫度過高造成的一系列不良影響。
[0024]綜上所述，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本實(shí)用新型采用大功率脈沖技術(shù)和磁壓縮技術(shù)，三相整流電路產(chǎn)生直流母線電壓，經(jīng)脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生微秒級(jí)低壓脈沖，經(jīng)脈沖升壓器升壓為微秒級(jí)高壓脈沖，再由脈沖壓縮裝置壓縮為納秒級(jí)高壓脈沖，實(shí)現(xiàn)陡化脈沖前沿、縮窄脈沖寬度、提高重復(fù)頻率的目的，達(dá)到了VOC治理的要求，與其他形式電源相比，降低能耗的同時(shí)提高了電能利用率和等離子體產(chǎn)生的效率。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型原理框圖。
[0027]圖2是本實(shí)用新型電路示意圖。
[0028]圖3是磁脈沖壓縮裝置的電路示意圖。
[0029]圖4是磁脈沖壓縮裝置前后波形對(duì)比示意圖。
[0030]圖5是本實(shí)用新型脈沖電源DSP控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0031]圖中標(biāo)號(hào)為:1、配電系統(tǒng);2、三相輸入調(diào)壓裝置；
[0032]3、三相整流變壓器;31、三相變壓器;32、三相全橋整流電路;33、濾波電容；34、濾波電感；
[0033]4、脈沖發(fā)生電路;41、開關(guān)器件;42、吸收電阻;43、快恢復(fù)二極管;44、吸收電容；
[0034]5、脈沖升壓電路;51、諧振電容;52、脈沖變壓器；
[0035 ] 6、磁脈沖壓縮裝置;61、感電容;62、磁開關(guān)；
[0036]7、取樣電路;72、電阻分壓式脈沖電壓取樣電路;73、電流互感器式脈沖電流取樣電路；
[0037]8、負(fù)載;9、散熱系統(tǒng)；1、脈沖電源DSP控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0039]實(shí)施例1:
[0040]如圖1所述，一種用于等離子體產(chǎn)生的電源裝置，包括:三相輸入調(diào)壓裝置2