專利名稱：大功率高頻脈沖電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大功率高頻脈沖電源。
背景技術：
眾所周知用于大型放電等離子體反應器的電源須在反應器內產生流光電暈，以治理工業廢氣。通常從流光產生的速度和內阻等方面考慮局限于納秒級(10-9)的高壓窄脈沖供電。已采用的產生高壓窄脈沖的方法為火花隙法和晶閘管法。火花隙法的缺點是產生的高壓窄脈沖電源的輸出功率很低，不適于工業化生產的使用。晶閘管法提供的高壓窄脈沖電源的基本原理是通過晶閘管在短時間內將佇能電容器上儲存的電荷向一個脈沖升壓變壓器原邊放電，其副邊感應生成高壓脈沖供電，其缺點是由于工業化生產通常所需功率較大，為產生大功率高壓窄脈沖，晶閘管須高重復率的工作在大電流脈沖放電工況，使晶閘管工作壽命受到嚴重影響，同時由于變壓器件及儲能電容等能力限制，目前，上述高壓脈沖電源重復率一般在200赫茲左右的音頻范圍內，工作時噪聲對環境的污染嚴重。
發明內容
本發明的目的是提供一種大功率脈沖電源，該電源采用高頻可控硅SCR及IBGT半導體功率模塊等固體器件為開關元件，雖然電源容量相對較小，但每個電源都帶有通訊總線接口，以便于用多個電源合成較大的容量向大功率負載供電，在大大降低了原有用一個電源來產生高重復率大功率脈沖的難度的同時，使選用可靠性高，壽命長的固體器件成為可能。
為實現上述目的，本實用新型提供的技術方案為一種大功率高頻脈沖電源，由一個高頻脈沖電源與一個高頻高壓直流電源耦合疊加而成，高頻脈沖電源中的可控整流器、高頻脈沖逆變器、脈沖變壓器的輸入輸出端按順序首尾相連接，所述脈沖變壓器的一個輸出端與隔直電容相連接；另一端與采樣電阻相連接；該大功率高頻脈沖電源中的高頻高壓直流電源則由可控整流器、高頻脈沖逆變器、脈沖變壓器、整流器的輸入輸出端依次首尾相連接構成，整流器的正極輸出端與隔交電感相連接，該整流器的負極與采樣電阻的另一端相連接；高頻脈沖電源和高頻高壓直流電源的輸出信號分別通過電容和電感濾波后，向反應器供電。三相交流電通過A、B、C，A′、B′、C′向高頻脈沖電源和高頻高壓直流電源輸入端a、b、c，a′、b′、c′分別供電。
所述的高頻脈沖電源由可控整流器、高頻脈沖逆變器、脈沖變壓器依次連接而成，三相交流電經A、B、C三端輸入可控整流器(1)的輸入端a、b、c，大功率可控硅管D1-D6成三相橋式連接，其輸出端mn并聯濾波電容C1后作為高頻逆變器(2)的輸入，逆變器(2)由四只場效應半導體功率模塊P1-P4成橋式連接，其輸出端XY連接脈沖變壓器B1的原邊，其副邊一個輸出端e與電容C耦相連接，另一輸出端f與采樣電阻的q端相連接。
所述的高頻高壓直流電源(II)由可控整流器(1′)、高頻脈沖逆變器(2′)、脈沖變壓器(B′)、整流器(3)依次連接而成，三相交流電經A′，B′，C′三端輸入可控整流器(1′)的輸入端a′，b′，c′，可控整流器(1′)中的六只可控硅D7-D1 2成橋式連接，其輸出端m′n′并接濾波電容C2后作為逆變器(2′)的輸入端，逆變器(2′)由四只場效應半導體功率模塊P5-P8成橋式連接，其輸出端X′Y′連接至脈沖變壓器B1′的原邊，其副邊UV與整流器(3)的輸入端相連接，該整流器(3)中的大功率整流二極管D13-D16為高壓硅堆，其正極h連接至隔交電感L高，負極j與采樣電阻的的p端相連接。
所述多個大功率脈沖電源(S1)、(S2)、(S3)、、、、、、(Sn)通過LONWORKS/CAN總線和插接式接口將其順序連接組合成脈沖電源組，聯合向負載Z供電。
由于本實用新型采用了上述技術方案，與晶閘管放電法相比，本實用新型的有益效果為大功率高頻脈沖電源采用高頻可控硅SCR及IBGT場效應半導體功率模塊等固體器件為開關元件，雖然電源容量相對較小，但每個電源都帶有通訊總線接口，以便于用多個電源合成較大的容量向大功率負載供電，在大大降低了原有用一個電源來產生高重復頻率大功率脈沖的難度的同時，使選用可靠性高，壽命長的固體器件成為可能。
圖1為本實用新型提供的大功率高頻脈沖電源的總框圖，圖2為本實用新型提供的大功率高頻脈沖電源的框圖，圖3為本實用新型提供的大功率高頻脈沖電源的電路原理圖，其中1-1′為可控整流器，2-2′為高頻脈沖逆變器，3為整流器，I為高頻脈沖電源，II為高頻高壓直流電源，S1、S2......Sn為本實用新型提供的大功率高頻脈沖電源具體實施方式
如附圖1，3所示，S1-Sn為結構相同的一組大功率高頻脈沖電源，每個大功率高頻脈沖電源由高頻脈沖電源與高頻高壓直流電源直接疊加而成，對大功率反應器負載可采用本實用新型提供的大功率高頻脈沖電源耦合供電。
高頻脈沖電源中通過交-直-交的變換方式，將輸入的380V交流信號變換為10-15千赫茲的高頻脈沖，可控硅管D1-D6與電容C1組成的可控整流器實現DC/AC的變換，場效應半導體功率模塊P1-P4組成的逆變器實現AC/DC的逆變過程，并通過脈沖變壓器B1將變換來的高頻脈沖信號送至隔交電感。
高頻高壓直流電源中，同樣采用通過D7-D12與電容C2、場效應功率模塊P5-P8交-直-交的變換后，脈沖變壓器B1′輸出的交流信號再經過大功率整流二極管D13-D16與電容C3的整流、濾波，即可得到穩定的直流高壓信號，將其送至高頻脈沖電源中與高頻脈沖疊加后形成的大功率高頻脈沖為反應器供電，可使反應器中產生流光電暈，實現對工業廢氣的處理。
當向大負載供電時，可將單個的大功率脈沖電源S1、S2......Sn通過LONWORKS/CAN總線和插接式接口順序連接，組合使用，故特別適用于大型放電等離子體反應器中的廢氣除塵、脫硫、脫硝等工業生產的需求。
本實用新型中，高頻脈沖電源I和高頻高壓直流電源II中，可控整流器1、1′中的D1-D12選用額定參數為500A/2400V的高頻可控硅管。逆變器2、2′中的P1-P8為PM300DSA/120場效應半導體功率模塊，整流器3中的大功率整流二極管D13-D16選用耐壓為100千伏的高壓硅堆，脈沖變壓器B1、B1′的匝數比為10∶100，用本實用新型提供的技術方案，即可得到一個在8萬伏高壓直流電源上疊加有脈沖幅值為12萬伏、頻率為20千赫茲的大功率高頻脈沖電源。
權利要求1.一種大功率高頻脈沖電源(S1)，其特征在于由一個高頻脈沖電源(I)與一個高頻高壓直流電源(II)耦合疊加而成，所述的高頻脈沖電源(I)中的可控整流器(1)、高頻脈沖逆變器(2)、脈沖變壓器(B1)的輸入輸出端按順序首尾相連接，脈沖變壓器(B1)的一個輸出端(e)與隔直電容相連接，另一端與采樣電阻相連接；該脈沖變壓器(B1)的另一輸出端f與高頻高壓直流電源(II)中的整流器(3)的一個輸出端h相連接，所述高頻高壓直流電源(II)中的可控整流器(1′)、高頻脈沖逆變器(2′)、脈沖變壓器(B′)、整流器(3)的輸入輸出端依次首尾相連接，整流器(3)的正極輸出端h與隔交電感相連接，該整流器(3)的負極j與采樣電阻的另一端相連接；三相交流電通過A、B、C，A′、B′、C′向高頻脈沖電源(I)和高頻高壓直流電源(II)的輸入端a、b、c，a′、b′、c′分別供電。
2.如權利要求1所述的大功率脈沖電源，其特征在于所述的高頻脈沖電源(I)中的可控整流器(1)、高頻脈沖逆變器(2)、脈沖變壓器(B1)，三相交流電經A、B、C三端輸入可控整流器(1)的輸入端a、b、c，大功率可控硅管D1-D6成三相橋式連接，其輸出端mn并聯濾波電容C1后作為高頻逆變器(2)的輸入，逆變器(2)由四只場效應半導體功率模塊P1-P4成橋式連接，其輸出端XY連接脈沖變壓器B1的原邊，其副邊一個輸出端e與隔直電容C耦相連接，另一輸出端f與采樣電阻的q相連接。
3.如權利要求1所述的大功率脈沖電源，其特征在于所述的高頻高壓直流電源(II)由可控整流(1′)高頻脈沖逆變器(2′)脈沖變壓器(B′)、整流器(3)依次連接而成，三相交流電經A′，B′，C′三端輸入可控整流器(1′)的輸入端a′，b′，c′，該可控整流器(1′)中的六只可控硅D7-D1 2成橋式連接，其輸出端m′n′并接濾波電容C2后作為逆變器(2′)的輸入端，逆變器(2′)由四只場效應半導體功率模塊P5-P8成橋式連接，其輸出端X′Y′連接至脈沖變壓器B1′的原邊，其副邊UV與整流器(3)的輸入端相連接，該整流器(3)中的大功率整流二極管D13-D16為高壓硅堆，其正極h連接至隔交電感L高，負極j與采樣電阻的p端相連接。
4.如權利要求1或2或3所述的大功率脈沖電源，其特征在于多個大功率脈沖電源(S1)、(S2)、(S3)、、、、、、(Sn)通過LONWORKS/CAN總線和插接式接口將其順序連接組合成脈沖電源組，聯合向負載Z供電。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率脈沖電源，該大功率脈沖電源由一個高頻脈沖電源與一個高頻高壓直流電源疊加而成，即可單獨使用，也可以組成高頻脈沖電源組聯合向大功率負載供電，本實用新型主要解決為治理工業廢氣需要向大型放電等離子體反應器提供大功率高頻高壓脈沖電源，以在反應器內產生流光電暈的技術問題。大功率高頻脈沖電源采用高頻可控硅SCR及IBGT等固體器件為開關元件，雖然電源容量相對較小，但每個電源都帶有通訊總線接口，以便于用多個電源合成較大的容量向大功率負載供電，在大大降低了原有用一個電源來產生高重復率大功率脈沖的難度的同時，使選用可靠性高，壽命長的固體器件成為可能。
文檔編號H03K3/00GK2547066SQ02208830
公開日2003年4月23日 申請日期2002年4月1日 優先權日2002年4月1日
發明者姜學東, 汪至中, 梁暉, 王毅 申請人:廣東杰特科技發展有限公司