一種數字變頻電擊器及其變頻脈沖的控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種數字變頻電擊器，包括數字控制器和脈沖輸出電路，脈沖輸出電路包括依次連接的電源、半橋逆變電路、前級變壓器、全橋整流電路、軟開關電路、分壓電路、LC諧振電路、后級變壓器和放電電極，電源、半橋逆變電路、全橋整流電路、軟開關電路、分壓電路、LC諧振電路分別通過電源電壓檢測電路、半橋逆變MOSFET驅動電路、軟開關MOSFET驅動電路、整流后電壓監測電路和LC諧振晶閘管驅動電路與數字控制器相連接。本發明還公開了一種變頻脈沖的控制方法，解決了現有技術中存在的脈沖頻率不可控、能量的利用率低的問題，提高了系統的工作效率、可靠性和使用期限。
【專利說明】一種數字變頻電擊器及其變頻脈沖的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電子【技術領域】，具體涉及一種數字變頻電擊器，本發明還涉及一種變頻脈沖的控制方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內外電擊器產品是用直流高壓脈沖和交流高壓脈沖來打擊目標。現有電擊器的工作原理及特點:
[0003]直流高壓脈沖電擊器采用倍壓電路使電壓升到可以擊穿空氣放電的程度實現電擊過程。缺點是輸出電壓頻率不可控、電壓等級不高受環境影響很大、帶載能力較差輸出很小的功率就會導致輸出電壓大幅跌落、升壓級數增多時電路的結構復雜、電路工作效率低。
[0004]交流高壓脈沖電擊器采用兩級升壓方式，其一，前級升壓方式主要分為兩種，單極式正激電路和推挽式電路，其中單極電路的特點是抗過壓能力較強、占空比大、變壓器容易磁化造成損耗較大、開關管工作在硬開關條件下工作效率低系統損耗較大；推挽式電路屬于雙極性磁化極電路，因此變壓器的損耗要比單極性磁化極的小很多，能量的利用率高。但推挽式電路開關管同樣工作在硬開關條件下，工作效率低系統損耗同樣較大；其二，前級輸出的整流方式有兩種方式:半橋整流和全橋整流。半橋整流的過程中只有半波能夠通過，延長充電時間，能量的利用率低。而全橋整流是在整個過程中都輸出能量，有效的提高了能量利用率；其三，后極的升壓方式主要有:LC諧振、變壓器二次升壓、LC諧振和變壓器二次升壓相結合，國內多數是采用LC諧振、變壓器二次升壓等方式，雖然可以使得輸出的電壓達到很高的程度，但高壓脈沖的頻率單一，不具有變頻的特性，開關管也是工作在硬開關條件下，工作效率低系統損耗也較大。
[0005]因此現有電擊器的缺點是脈沖頻率不可控且頻率單一、能量的利用率低、電擊效
果較差。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種數字變頻電擊器，解決了現有技術中存在的脈沖頻率不可控、能量的利用率低的問題。
[0007]本發明的另一個目的是提供一種變頻高壓脈沖的控制方法。
[0008]本發明所采用的第一種技術方案是，一種數字變頻電擊器，包括數字控制器和脈沖輸出電路，脈沖輸出電路包括依次連接的電源、半橋逆變電路、前級變壓器、全橋整流電路、軟開關電路、分壓電路、LC諧振電路、后級變壓器和放電電極，電源、半橋逆變電路、全橋整流電路、軟開關電路、分壓電路、LC諧振電路分別通過電源電壓檢測電路、半橋逆變MOSFET驅動電路、軟開關MOSFET驅動電路、整流后電壓監測電路和LC諧振晶閘管驅動電路與數字控制器相連接。
[0009]本發明的特點還在于，
[0010]半橋逆變電路由相互串聯的電容Cl、電容C2和相互串聯的功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2并聯而成；電容Cl與所述電源的正極相連接，電容C2與所述電源的負極相連，電源的負極還與所述的電源電壓檢測電路相連接；功率開關管M0SFETQ1和功率開關管M0SFETQ2均連接至所述的半橋逆變MOSFET驅動電路；電容Cl和電容C2之間的節點連接至前級變壓器的原邊一端，功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2之間的節點連接至前級變壓器的原邊另一端。
[0011]全橋整流電路由相互串聯的二極管D1、二極管D2和相互串聯的二極管D3、二極管D4并聯而成；軟開關諧振電路由功率開關管M0SFETQ3和電容C3串聯構成，分壓電路由電阻Rl和電阻R2相串聯而成；LC諧振電路由晶閘管Q4及相互串聯的電容C4、后級變壓器的原邊并聯而成；全橋整流電路、軟開關諧振電路、分壓電路和LC諧振電路相互并聯；二極管Dl和二極管D2之間的節點連接至前級變壓器的副邊一端，二極管D3和二極管D4之間的節點連接至前級變壓器副邊的另一端。
[0012]功率開關管M0SFETQ3的漏極與所述高壓二極管Dl和二極管D3的連接點相連接，電容C3與所述高壓二極管D2和二極管D4的連接點相連接；電阻Rl與功率開關管M0SFETQ3的漏極相連接，電阻R2與所述電容C3相連接。
[0013]后級變壓器的副邊與放電極相連接。
[0014]全橋整流電路的二極管Dl、二極管D2、二極管D3和二極管D4均采用高壓二極管。
[0015]前級變壓器和后級變壓器為高頻變壓器。
[0016]本發明所采用的第二種技術方案是，一種變頻脈沖的控制方法，采用一種數字變頻電擊器，包括數字控制器和脈沖輸出電路，脈沖輸出電路包括依次連接的電源、半橋逆變電路、前級變壓器、全橋整流電路、軟開關電路、分壓電路、LC諧振電路、后級變壓器和放電電極，電源、半橋逆變電路、全橋整流電路、軟開關電路、分壓電路、LC諧振電路分別通過電源電壓檢測電路、半橋逆變MOSFET驅動電路、軟開關MOSFET驅動電路、整流后電壓監測電路和LC諧振晶閘管驅動電路與數字控制器相連接；半橋逆變電路由相互串聯的電容Cl、電容C2和相互串聯的功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2并聯而成；電容Cl與電源的正極相連接，電容C2與電源的負極相連，電源的負極還與電源電壓檢測電路相連接；功率開關管M0SFETQ1和功率開關管M0SFETQ2均連接至所述的半橋逆變MOSFET驅動電路；電容Cl和電容C2之間的節點連接至前級變壓器的原邊一端，功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2之間的節點連接至前級變壓器的原邊另一端；全橋整流電路由相互串聯的二極管D1、二極管D2和相互串聯的二極管D3、二極管D4并聯而成；軟開關諧振電路由功率開關管M0SFETQ3和電容C3串聯構成，分壓電路由電阻Rl和電阻R2相串聯而成；LC諧振電路由晶閘管Q4及相互串聯的電容C4、后級變壓器的原邊并聯而成；全橋整流電路、軟開關諧振電路、分壓電路和LC諧振電路相互并聯；二極管Dl和二極管D2之間的節點連接至前級變壓器的副邊一端，二極管D3和二極管D4之間的節點連接至前級變壓器副邊的另一端；功率開關管M0SFETQ3的漏極與所述高壓二極管Dl和二極管D3的連接點相連接，電容C3與所述高壓二極管D2和二極管D4的連接點相連接；電阻Rl與功率開關管M0SFETQ3的漏極相連接，電阻R2與所述電容C3相連接；功率開關管M0SFETQ3的柵極與軟開關MOSFET驅動電路相連接，整流后電壓檢測電路連接至所述的電阻R2的兩端；功率開關管晶閘管Q4的門極與所述的LC諧振晶閘管驅動電路相連接；全橋整流電路的二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4均采用高壓二極管；前級變壓器和后級變壓器為高頻變壓器；具體按照以下方式實施:
[0017]步驟1、輸入直流電壓，其中，所述的直流電壓為9-12V ；
[0018]步驟2、對步驟I中輸入的直流電壓進行變頻和升壓處理，具體按照以下步驟實施:
[0019]步驟2.1、輸入的直流電壓進入半橋逆變電路進行逆變的處理，使輸入的直流電壓變為交流電壓；
[0020]步驟2.2、將步驟2.1得到的交流電壓通過前級變壓器進行升壓，以得到800-1000V的交流電壓，其中前級變壓器的變比為1:100 ;
[0021]步驟2.3、對步驟2.1升壓后的交流電壓進行整流，然后通過整流后電壓監測電路，監測電路中的電壓是否達到800-1000V，如果達到，則電路正常工作；反之，裝置停止工作；
[0022]步驟2.4、整流后的電壓進入LC諧振電路，通過數字控制器控制晶閘管Q4的開通進行變頻處理，使得儲能電容C4完成快速的充放電，同時，使得能量通過后級變壓持續向后級傳輸；
[0023]步驟2.5、將步驟2.4得到的變頻后的交流電壓通過后級變壓器進行升壓，以得到50-100KV的交流電壓，其中后級變壓器的變比為1:100 ；
[0024]步驟3、經過以上步驟，得到50-100KV的變頻高壓脈沖。
[0025]本發明的特點還在于，
[0026]變頻處理具體按照以下步驟實施:
[0027]步驟2.4.1、當放電電極初始接觸到目標時，數字控制器控制晶閘管Q4輸出脈沖頻率為30Hz，持續時間為0.5-1秒；
[0028]步驟2.4.2、持續時間為0.5-1秒后，數字控制器控制晶閘管Q4輸出脈沖頻率為22Hz，持續時間為1-2秒；
[0029]步驟2.4.3、數字控制器控制晶閘管輸出脈沖電壓頻率為15Hz，持續時間為3_5秒。
[0030]本發明的有益效果是:在低壓的情況下，仍然能夠維持高的輸出功率，因此有效的增加了能量的利用率；采用軟開關原理，減少功率器件的開關損耗，也提高了能量的利用率；利用LC串聯諧振和變壓器的二次升壓相結合的方式，提高輸出高壓脈沖；采用數字控制器精確控制功率器件的開通及關斷，輸出具有變頻特性的高壓脈沖；電源為充電鋰電池，不能進行過度放電，通過對電池電壓的檢測，控制放電過程避免電池過度放電，防止電池損壞，延長了電池的使用壽命；本裝置提高了系統的工作效率、可靠性和使用期限。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是本發明數字變頻電擊器的工作原理圖；
[0032]圖2是本發明數字變頻電擊器的軟開關工作狀態圖。
[0033]圖中，1.脈沖輸出電路，2.放電電極，3.電源電壓檢測電路，4.半橋逆變MOSFET驅動電路，5.軟開關MOSFET驅動電路，6.整流后電壓監測電路，7.LC諧振晶閘管驅動電路，8.數字控制器，9.電源，10.半橋逆變電路，11.前級變壓器，12.全橋整流電路，13.軟開關電路，14.分壓電路，15.LC諧振電路，16.后級變壓器。【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0035]本發明提供一種數字變頻電擊器，如圖1所示，包括數字控制器8和脈沖輸出電路1，脈沖輸出電路I包括依次連接的電源9、半橋逆變電路10、前級變壓器11、全橋整流電路12、軟開關電路13、分壓電路14、LC諧振電路15、后級變壓器16和放電電極2，電源9、半橋逆變電路10、全橋整流電路12、軟開關電路13、分壓電路14、LC諧振電路15分別通過電源電壓檢測電路3、半橋逆變MOSFET驅動電路4、軟開關MOSFET驅動電路5、整流后電壓監測電路6和LC諧振晶閘管驅動電路7與所述數字控制器8相連接。
[0036]半橋逆變電路10由相互串聯的電容Cl、電容C2和相互串聯的功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2并聯而成；電容Cl與電源9的正極相連接，電容C2與電源9的負極相連，電源9的負極還與電源電壓檢測電路3相連接；功率開關管M0SFETQ1和功率開關管M0SFETQ2均連接至所述的半橋逆變MOSFET驅動電路4 ；電容Cl和電容C2之間的節點連接至前級變壓器11的原邊一端，功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2之間的節點連接至前級變壓器11的原邊另一端。
[0037]全橋整流電路12由相互串聯的二極管D1、二極管D2和相互串聯的二極管D3、二極管D4并聯而成；軟開關諧振電路13由功率開關管M0SFETQ3和電容C3串聯構成，分壓電路14由電阻Rl和電阻R2相串聯而成；LC諧振電路14由晶閘管Q4及相互串聯的電容C4、后級變壓器12的原邊并聯而成；所述的全橋整流電路12、軟開關諧振電路13、分壓電路14和LC諧振電路14相互并聯；二極管Dl和二極管D2之間的節點連接至前級變壓器11的副邊一端，所述二極管D3和二極管D4之間的節點連接至前級變壓器11副邊的另一端；其中，LC諧振電路14中電感L為變壓器T2的原邊電感，即LC諧振電路14與后級變壓器16共用后級變壓器16的原邊，以節省本裝置的體積，同時節省了生產本裝置的成本。功率開關管M0SFETQ3的漏極與二極管Dl和二極管D3的連接點相連接，電容C3與二極管D2和二極管D4的連接點相連接；電阻Rl與功率開關管M0SFETQ3的漏極相連接，電阻R2與所述電容C3相連接；功率開關管M0SFETQ3的柵極與所述的軟開關MOSFET驅動電路5相連接，整流后電壓檢測電路6連接至所述的電阻R2的兩端；功率開關管晶閘管Q4的門極與所述的LC諧振晶閘管驅動電路7相連接。全橋整流電路12的整流二極管采用高壓二極管；前級變壓器11和后級變壓器16為高頻變壓器。
[0038]其中，數字控制器8是由PIC單片機構成的控制系統，完成電源電壓的監測、半橋逆變電路PWM控制、軟開關Q3開通關斷控制、整流后電壓的監測、晶閘管的驅動電路及輸出脈沖頻率控制；LC諧振電路14的工作頻率決定輸出高壓脈沖的頻率。
[0039]脈沖輸出電路I完成高壓脈沖的產生，半橋逆變電路通過Ql、Q2交替導通來完成能量的傳輸，并且通過軟開關電路M0SFETQ3的開通和關斷實現上述兩個功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2的零電流關斷過程，工作狀態如附圖3所示，減少主開關器件功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2引起的損耗。
[0040]如圖2是軟開關工作狀態圖，其中，Is為前級變壓器的原邊電流，S1、S2、S3為CPU輸出的功率開關管MOSFET Q1、Q2、Q3的觸發信號，Vrec為軟開關諧振電路兩端電壓，Icris為軟開關諧振電容C3兩端電流，Vcris為軟開關諧振電容C3兩端電壓，從圖中可以很直觀的看出功率開關管M0SFETQ1和功率開關管M0SFETQ2關斷時的電流為零，此時功率開關管MOSFETQI和功率開關管M0SFETQ2的關斷就不存在損耗；當變壓器原邊電流為零時，功率開關管M0SFETQ1的電壓處于關斷狀態。
[0041]本發明還提供一種變頻脈沖的控制方法，采用一種數字變頻電擊器，包括數字控制器8和脈沖輸出電路1，脈沖輸出電路I包括依次連接的電源9、半橋逆變電路10、前級變壓器11、全橋整流電路12、軟開關電路13、分壓電路14、LC諧振電路15、后級變壓器16和放電電極2，其中，電源9、半橋逆變電路10、全橋整流電路12、軟開關電路13、分壓電路14、LC諧振電路15分別通過電源電壓檢測電路3、半橋逆變MOSFET驅動電路4、軟開關MOSFET驅動電路5、整流后電壓監測電路6和LC諧振晶閘管驅動電路7與數字控制器8相連接；半橋逆變電路10由相互串聯的電容Cl、電容C2和相互串聯的功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2并聯而成；電容Cl與電源9的正極相連接，電容C2與電源9的負極相連，電源9的負極還與所述的電源電壓檢測電路3相連接；功率開關管M0SFETQ1和功率開關管M0SFETQ2均連接至所述的半橋逆變MOSFET驅動電路4 ;電容Cl和電容C2之間的節點連接至前級變壓器11的原邊一端，功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2之間的節點連接至前級變壓器11的原邊另一端；全橋整流電路12由相互串聯的二極管D1、二極管D2和相互串聯的二極管D3、二極管D4并聯而成；軟開關諧振電路13由功率開關管M0SFETQ3和電容C3串聯構成，分壓電路14由電阻Rl和電阻R2相串聯而成；LC諧振電路14由晶閘管Q4及相互串聯的電容C4、后級變壓器12的原邊并聯而成；全橋整流電路12、軟開關諧振電路13、分壓電路14和LC諧振電路14相互并聯；二極管Dl和二極管D2之間的節點連接至前級變壓器11的副邊一端，二極管D3和二極管D4之間的節點連接至前級變壓器(11)副邊的另一端；功率開關管M0SFETQ3的漏極與所述高壓二極管Dl和二極管D3的連接點相連接，電容C3與所述高壓二極管D2和二極管D4的連接點相連接；電阻Rl與功率開關管M0SFETQ3的漏極相連接，電阻R2與電容C3相連接；功率開關管M0SFETQ3的柵極與軟開關MOSFET驅動電路5相連接，整流后電壓檢測電路6連接至所述的電阻R2的兩端；功率開關管晶閘管Q4的門極與所述的LC諧振晶閘管驅動電路7相連接；全橋整流電路12的二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4均采用高壓二極管；前級變壓器11和后級變壓器16為高頻變壓器；具體按照以下方式實施:
[0042]步驟1、輸入直流電壓，其中，所述的直流電壓為9-12V ；
[0043]步驟2、對步驟I中輸入的直流電壓進行變頻和升壓處理，具體按照以下步驟實施:
[0044]步驟2.1、輸入的直流電壓進入半橋逆變電路10進行逆變的處理，使輸入的直流電壓變為交流電壓；
[0045]步驟2.2、將步驟2.1得到的交流電壓通過前級變壓器11進行升壓，以得到800-1000V的交流電壓，其中前級變壓器11的變比為1:100 ；
[0046]步驟2.3、對步驟2.2升壓后的交流電壓進行整流，然后通過整流后電壓監測電路6，監測電路中的電壓是否達到800-1000V，如果達到，則電路正常工作；反之，裝置停止工作；
[0047]步驟2.4、整流后的電壓進入LC諧振電路15，通過數字控制器8控制晶閘管Q4的開通進行變頻處理，使得儲能電容C4完成快速的充放電，同時使得能量通過變壓器T216持續向后級傳輸；其中的變頻處理具體按照以下步驟實施:
[0048]步驟2.4.1、當放電電極2初始接觸到目標時，數字控制器8控制晶閘管Q4輸出脈沖頻率為30Hz，持續時間為0.5-1秒；
[0049]步驟2.4.2、持續時間為0.5-1秒后，數字控制器8控制晶閘管Q4輸出脈沖頻率為22Hz，持續時間為1-2秒；
[0050]步驟2.4.3、數字控制器8控制晶閘管Q4輸出脈沖電壓頻率為15Hz，持續時間為3-5 秒；
[0051]步驟2.5、將步驟2.4得到的變頻后的交流電壓通過后級變壓器16進行升壓，以得到50KV以上的交流電壓，其中后級變壓器16的變比為1:100 ;
[0052]步驟3、經過以上步驟，得到50-100KV以上的變頻高壓脈沖。
[0053]在以上過程中，控制系統不間斷監測電池的電量，當電池的電壓低于最低允許放電電壓時，關斷逆變電路，使得裝置停止工作，基于此變頻的過程既增加了裝置的電擊效果，也提高了裝置能量的利用效率。軟開關電路13通過數字控制器8控制功率開關管M0SFETQ3的開通和關斷，完成功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2零電壓關斷，使得功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2的開通和關斷的損耗減少，降低了電路的整體損耗，提高了裝置了效率，在上述步驟中，數字控制器8通過電源電壓監測電路3隨時監測電源電壓，以此來合理分配工作過程。系統中采用軟開關技術，實現了功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2的零電流關斷，有效降低了半橋逆變功率開關管的開關損耗，提高了系統效率。并通過對電池最低允許放電電壓的監測，合理的分配工作過程，延長了電池的使用壽命。
[0054]本裝置在低壓的情況下，仍然能夠維持高的輸出功率，因此有效的增加了能量的利用率；采用軟開關原理，減少功率器件的開關損耗，也提高了能量的利用率；利用LC串聯諧振和變壓器的二次升壓相結合的方式，提高輸出高壓脈沖；采用數字控制器精確控制功率器件的開通及關斷，輸出具有變頻特性的高壓脈沖；電源9為充電鋰電池，不能進行過度放電，通過對電池電壓的檢測，控制放電過程避免電池過度放電，防止電池損壞，延長了電池的使用壽命；本裝置提高了系統的工作效率、可靠性和使用期限。
【權利要求】
1.一種數字變頻電擊器，其特征在于，包括數字控制器(8)和脈沖輸出電路(1)，所述脈沖輸出電路(I)包括依次連接的電源(9)、半橋逆變電路(10)、前級變壓器(11)、全橋整流電路(12)、軟開關電路(13)、分壓電路(14)、LC諧振電路(15)、后級變壓器(16)和放電電極(2)，所述的電源(9)、半橋逆變電路(10)、全橋整流電路(12)、軟開關電路(13)、分壓電路(14)、LC諧振電路(15)分別通過電源電壓檢測電路(3)、半橋逆變MOSFET驅動電路(4)、軟開關MOSFET驅動電路(5)、整流后電壓監測電路(6)和LC諧振晶閘管驅動電路(7)與所述數字控制器(8 )相連接。
2.根據權利要求1所述的數字變頻電擊器，其特征在于，所述的半橋逆變電路(10)由相互串聯的電容Cl、電容C2和相互串聯的功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2并聯而成；所述電容Cl與所述電源(9)的正極相連接，所述電容C2與所述電源(9)的負極相連，所述電源(9)的負極還與所述的電源電壓檢測電路(3)相連接；所述功率開關管M0SFETQI和功率開關管M0SFETQ2均連接至所述的半橋逆變MOSFET驅動電路(4);所述電容Cl和電容C2之間的節點連接至前級變壓器(11)的原邊一端，功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2之間的節點連接至前級變壓器(11)的原邊另一端。
3.根據權利要求1所述的數字變頻電擊器，其特征在于，所述的全橋整流電路(12)由相互串聯的二極管D1、二極管D2和相互串聯的二極管D3、二極管D4并聯而成；所述的軟開關諧振電路(13)由功率開關管M0SFETQ3和電容C3串聯構成，所述的分壓電路(14)由電阻Rl和電阻R2相串聯而成；所述的LC諧振電路(14)由晶閘管Q4及相互串聯的電容C4、后級變壓器(12)的原邊并聯而成；所述的全橋整流電路(12)、軟開關諧振電路(13)、分壓電路(14)和LC諧振電路(14)相互并聯；所述二極管Dl和二極管D2之間的節點連接至前級變壓器(11)的副邊一端，所述二極管D3和二極管D4之間的節點連接至前級變壓器(11)副邊的另一端。
4.根據權利要求3所述的數字變頻電擊器，其特征在于，所述功率開關管M0SFETQ3的漏極與所述高壓二極管Dl和二極管D3的連接點相連接，所述電容C3與所述高壓二極管D2和二極管D4的連接點相連接；所述電阻Rl與功率開關管M0SFETQ3的漏極相連接，電阻R2與所述電容C3相連接。`
5.根據權利要求3所述的數字變頻電擊器，其特征在于，所述的功率開關管M0SFETQ3的柵極與所述的軟開關MOSFET驅動電路(5)相連接，所述的整流后電壓檢測電路(6)連接至所述的電阻R2的兩端；所述的功率開關管晶閘管Q4的門極與所述的LC諧振晶閘管驅動電路(7)相連接。
6.根據權利要求1所述的數字變頻電擊器，其特征在于，所述的后級變壓器(12)的副邊與所述的放電極(2)相連接。
7.根據權利要求1所述的全數字變頻電擊器，其特征在于，所述的全橋整流電路(12)的二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4均采用高壓二極管。
8.根據權利要求1所述的數字變頻電擊器，其特征在于，所述的前級變壓器(11)和后級變壓器(16)為高頻變壓器。
9.一種變頻脈沖的控制方法，其特征在于，采用一種數字變頻電擊器，包括數字控制器(8)和脈沖輸出電路(1)，所述脈沖輸出電路(I)包括依次連接的電源(9)、半橋逆變電路(10)、前級變壓器(11)、全橋整流電路(12)、軟開關電路(13)、分壓電路(14)、LC諧振電路(15)、后級變壓器(16)和放電電極(2)，所述的電源(9)、半橋逆變電路(10)、全橋整流電路(12)、軟開關電路(13)、分壓電路(14)、LC諧振電路(15)分別通過電源電壓檢測電路(3)、半橋逆變MOSFET驅動電路(4 )、軟開關MOSFET驅動電路(5 )、整流后電壓監測電路(6 )和LC諧振晶閘管驅動電路(7)與所述數字控制器(8)相連接；所述的半橋逆變電路(10)由相互串聯的電容Cl、電容C2和相互串聯的功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2并聯而成；所述電容Cl與所述電源(9)的正極相連接，所述電容C2與所述電源(9)的負極相連，所述電源(9)的負極還與所述的電源電壓檢測電路(3)相連接；所述功率開關管M0SFETQ1和功率開關管M0SFETQ2均連接至所述的半橋逆變MOSFET驅動電路(4);所述電容Cl和電容C2之間的節點連接至前級變壓器(11)的原邊一端，功率開關管M0SFETQ1、功率開關管M0SFETQ2之間的節點連接至前級變壓器(11)的原邊另一端；所述的全橋整流電路(12)由相互串聯的二極管D1、二極管D2和相互串聯的二極管D3、二極管D4并聯而成；所述的軟開關諧振電路(13)由功率開關管M0SFETQ3和電容C3串聯構成，所述的分壓電路(14)由電阻Rl和電阻R2相串聯而成；所述的LC諧振電路(14)由晶閘管Q4及相互串聯的電容C4、后級變壓器(12)的原邊并聯而成；所述的全橋整流電路(12)、軟開關諧振電路(13)、分壓 電路(14)和LC諧振電路(14)相互并聯；所述二極管Dl和二極管D2之間的節點連接至前級變壓器(11)的副邊一端，所述二極管D3和二極管D4之間的節點連接至前級變壓器(11)副邊的另一端；所述功率開關管M0SFETQ3的漏極與所述高壓二極管Dl和二極管D3的連接點相連接，所述電容C3與所述高壓二極管D2和二極管D4的連接點相連接；所述電阻Rl與功率開關管M0SFETQ3的漏極相連接，電阻R2與所述電容C3相連接；所述的功率開關管M0SFETQ3的柵極與所述的軟開關MOSFET驅動電路(5)相連接，所述的整流后電壓檢測電路(6)連接至所述的電阻R2的兩端；所述的功率開關管晶閘管Q4的門極與所述的LC諧振晶閘管驅動電路(7)相連接；所述的全橋整流電路(12)的二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4均采用高壓二極管；所述的前級變壓器(11)和后級變壓器(16)為高頻變壓器；具體按照以下方式實施: 步驟1、輸入直流電壓，其中，所述的直流電壓為9-12V ； 步驟2、對步驟I中輸入的直流電壓進行變頻和升壓處理，具體按照以下步驟實施: 步驟2.1、輸入的直流電壓進入半橋逆變電路(10)進行逆變的處理，使輸入的直流電壓變為交流電壓； 步驟2.2、將步驟2.1得到的交流電壓通過前級變壓器(11)進行升壓，以得到800-1000V的交流電壓，其中前級變壓器(11)的變比為1:100 ； 步驟2.3、對步驟2.1升壓后的交流電壓進行整流，然后通過整流后電壓監測電路(3 )，監測電路中的電壓是否達到800-1000V，如果達到，則電路正常工作；反之，裝置停止工作； 步驟2.4、整流后的電壓進入LC諧振電路(15)，通過數字控制器(8)控制晶閘管Q4的開通進行變頻處理，使得儲能電容C4完成快速的充放電，同時，使得能量通過后級變壓器16持續向后級傳輸； 步驟2.5、將步驟2.4得到的變頻后的交流電壓通過后級變壓器(16)進行升壓，以得到50-100KV的交流電壓，其中后級變壓器(16)的變比為1:100 ; 步驟3、經過以上步驟，得到50-100KV的變頻高壓脈沖。
10.根據權利要求9所述的變頻脈沖的控制方法，其特征在于，所述的變頻處理具體按照以下步驟實施: 步驟2.4.1、當放電電極(2)初始接觸到目標時，數字控制器(8)控制晶閘管Q4輸出脈沖頻率為30Hz，持續時間為0.5-1秒； 步驟2.4.2、持續時間為0.5-1秒后，數字控制器(8)控制晶閘管Q4輸出脈沖頻率為22Hz，持續時間為1-2秒； 步驟2.4.3、數字控制器(8)控制晶閘管輸出脈沖電壓頻率為15Hz，持續時間為3-5秒。
【文檔編號】H02M9/02GK103701357SQ201310618912
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】冷朝霞, 劉慶豐, 劉輝, 崔文彪 申請人:西安理工大學