本實(shí)用新型涉及臭氧發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種臭氧發(fā)生器高頻逆變電源。

背景技術(shù)：

隨著臭氧的廣泛利用，臭氧發(fā)生器的技術(shù)及其裝置相繼得到開(kāi)發(fā)。目前，工業(yè)上常采用介質(zhì)阻擋放電法來(lái)產(chǎn)生臭氧，其電源工作頻率一般在50~800Hz的工頻和中頻范圍，這種臭氧發(fā)生器電源能耗高、效率低、體積大、可靠性低且維護(hù)困難。因此提供一種能耗低、效率高、體積小且安全可靠的臭氧發(fā)生器高頻逆變電源很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種臭氧發(fā)生器高頻逆變電源，目的是提供了一種能耗低、效率高、體積小且安全可靠的臭氧發(fā)生器高頻逆變電源。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種臭氧發(fā)生器高頻逆變電源，包括整流電路、濾波電路、逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路及高頻升壓變壓器；整流電路、濾波電路、逆變電路及高頻升壓變壓器依次相連，控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、濾波電路依次相連；

所述整流電路由六個(gè)大功率二極管按照固定的連接方式構(gòu)成三相橋式不可控整流電路。

所述濾波電路由一個(gè)電感和一個(gè)電容構(gòu)成LC濾波電路。

所述逆變電路由IGBT功率管構(gòu)成H型橋式電路；所述每個(gè)IGBT功率管都與一個(gè)快恢復(fù)二極管反并聯(lián)，與一個(gè)電阻和一個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成浪涌吸收電路。

所述控制電路為STC89C52單片機(jī)控制電路，通過(guò)軟件編程的方式實(shí)現(xiàn)PWM脈寬調(diào)制。

所述驅(qū)動(dòng)電路采用具有驅(qū)動(dòng)功能兼保護(hù)功能的HL402驅(qū)動(dòng)板。

所述高頻升壓變壓器為硅鋼片鐵芯1、匝數(shù)比n=1:20的變壓器，分左右兩個(gè)線包繞制，低壓繞組2在里，高壓繞組3在外，低壓繞組2與高壓繞組3之間用絕緣紙筒4隔開(kāi)，且兩包之間用一塊絕緣擋板5隔開(kāi)。

所述臭氧發(fā)生器高頻逆變電源的工作原理：采用三相 380V/50Hz 電源輸入。通過(guò)三相不可控整流電路整流、LC濾波電路濾波后得到較平穩(wěn)的直流電。送入IGBT全橋逆變電路，STC89C52單片機(jī)控制電路產(chǎn)生使能信號(hào)作用于HL402驅(qū)動(dòng)電路，以控制IGBT全橋逆變電路。逆變后得到高頻交流電，經(jīng)高頻升壓變壓器后接到臭氧發(fā)生器，在臭氧發(fā)生器內(nèi)進(jìn)行放電來(lái)生成臭氧。

本實(shí)用新型有益效果如下：

電源能耗低、效率高且電源尺寸大幅度減小，節(jié)省材料，維護(hù)簡(jiǎn)單；

采用IGBT全橋逆變電路，耐高壓，允許頻率高；

采用光電耦合驅(qū)動(dòng)芯片HL402驅(qū)動(dòng)IGBT功率管，運(yùn)行速率快，抗干擾強(qiáng)，隔離保護(hù)高；

采用STC89C52單片機(jī)控制電路，靈活調(diào)節(jié)輸出電壓的幅度和頻率，穩(wěn)定可靠。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖；

圖3為IGBT驅(qū)動(dòng)板核心元件HL402的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖4為STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)圖；

圖5為高頻升壓變壓器的基本結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本實(shí)用新型及其具體實(shí)施。

如圖1所示，為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

如圖2所示，三相交流電源經(jīng)過(guò)三相不可控橋式整流，電感L0和電容C0濾波為IGBT全橋逆變電路提供直流電源，IGBT全橋逆變電路的工作由兩組相位相反的觸發(fā)電源分別控制兩組IGBT功率管(Q1、Q4為一組，Q2、Q3為一組)將直流電壓逆變成交流。由于臭氧發(fā)生器工作時(shí)為電容性負(fù)載，因此在高頻升壓變壓器初級(jí)回路中串聯(lián)電感Lr以限制IGBT功率管開(kāi)通時(shí)的電流上升率。并聯(lián)在IGBT功率管上的快恢復(fù)二極管D1~D4、電阻R1~R4和電容C1~C4構(gòu)成浪涌吸收電路，其作用是儲(chǔ)存電壓尖峰所產(chǎn)生的能量，一部分通過(guò)電阻以熱的形式消耗掉，一部分反饋至電容C0。

IGBT全橋逆變電路具體工作過(guò)程分析如下：三相電源經(jīng)過(guò)三相不可控橋式整流、電感L0和電容C0濾波后成為直流電源供應(yīng)整個(gè)逆變主回路的工作。在Q1、Q4開(kāi)通進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，電流將從L0和C0流至Q1，經(jīng)電感Lr至高頻升壓變壓器TF初級(jí)，再經(jīng)Q4至C0。由于有電感Lr的存在，隨著充電的不斷進(jìn)行，高頻升壓變壓器的初級(jí)電壓將從零上升到最大值，電流經(jīng)歷了一個(gè)從零上升到最大值然后降為零的過(guò)程。當(dāng)Ud>Uc時(shí)，反并在Q1、Q4兩端的二極管D1、D4導(dǎo)通與C0構(gòu)成反向充電回路，同時(shí)L0也對(duì)C0進(jìn)行充電，Ub將逐漸上升到最大值，在反向充電的過(guò)程中電流也經(jīng)歷了一個(gè)從零上升到最大值然后降為零的過(guò)程。若此時(shí)Q2、Q3還沒(méi)有開(kāi)通，而將Q1、Q4關(guān)斷，整個(gè)電路就實(shí)現(xiàn)了電流的“軟關(guān)斷”。上半周期的逆變過(guò)程就此結(jié)束。

下半周期的逆變過(guò)程正好和上半周期的情況相反。

如圖3所示，VL1為帶靜電屏蔽的光耦合器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)與輸入信號(hào)的隔離。由于它具有靜電屏蔽功能，因而HL402的抗共模干擾能力顯著提高。V2為脈沖放大器，晶體管V3、V4可用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖功率放大，V5為降柵壓比較器。正常情況下由于9腳輸入的IGBT集電極電壓VCE不高于V5的基準(zhǔn)電壓VRE，V5不翻轉(zhuǎn)，晶體管V6不導(dǎo)通，故從16、17腳輸入的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)經(jīng)V2整形后不被封鎖。該驅(qū)動(dòng)脈沖經(jīng)V3、V4放大后提供給被驅(qū)動(dòng)的IGBT功率管以使之導(dǎo)通或關(guān)斷。一旦被驅(qū)動(dòng)的IGBT功率管退出飽和，則9腳輸入的集電極電壓取樣信號(hào)VCE將高于V5的基準(zhǔn)電壓VRE，從而使比較器V5翻轉(zhuǎn)后輸出高電平，晶體管V6導(dǎo)通，并有穩(wěn)壓管VD4將驅(qū)動(dòng)器輸出的柵極電壓VGE降低到10V。此時(shí)，軟關(guān)斷定時(shí)器V8在降柵壓比較器V5翻轉(zhuǎn)達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，輸出正電壓使晶體管V7導(dǎo)通，并將柵極電壓關(guān)斷以使其降到IGBT的柵極一發(fā)射極門(mén)限電壓以下，從而給被驅(qū)動(dòng)的IGBT功率管提供一個(gè)負(fù)的驅(qū)動(dòng)電壓，這就保證了被驅(qū)動(dòng)的IGBT功率管能夠可靠關(guān)斷。

如圖4所示，STC89C52單片機(jī)具有8K字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)口定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89C52單片機(jī)可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作；掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。利用STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)，采用軟件編程的方式產(chǎn)生PWM波形，通過(guò)控制回路可以控制IGBT全橋逆變電路的工作頻率和輸出時(shí)間比例，從而使輸出電壓的頻率和幅度可以根據(jù)臭氧產(chǎn)量要求和設(shè)備工作要求來(lái)靈活地變化。

釆用三相 380V/50Hz 電源輸入，通過(guò)三相不可控整流電路整流、LC濾波電路濾波后得到較平穩(wěn)的直流電。送入IGBT全橋逆變電路，STC89C52單片機(jī)控制電路產(chǎn)生使能信號(hào)作用于HL402驅(qū)動(dòng)電路，以控制IGBT全橋逆變電路。逆變后得到高頻交流電，經(jīng)高頻升壓變壓器后接到臭氧發(fā)生器；在臭氧發(fā)生器內(nèi)進(jìn)行放電來(lái)生成臭氧。

如圖5所示，為高頻升壓變壓器的基本結(jié)構(gòu)圖，圖中部件為硅鋼片鐵芯1，低壓繞組2，高壓繞組3，絕緣紙筒4，絕緣擋板5。