免费毕业论文--高频高压脉冲电源和高频高压电脉(3)
2013-07-14 01:18
导读：一部分高频脉冲发生电路开启，另一部分关断时，可以叠加出不同幅度的输出电压，实现输出电源的幅度调整。同时该控制信号具有一定的脉冲宽度和占空
一部分高频脉冲发生电路开启，另一部分关断时，可以叠加出不同幅度的输出电压，实现输出电源的幅度调整。同时该控制信号具有一定的脉冲宽度和占空比，使输出的高压高频脉冲电源具有设定的脉冲宽度和频率，而电源幅度、脉冲宽度和频率之间相互无制约。本发明上述技术方案既可以保护良好的输出波形，又具有输出脉宽、幅度和频率任意可调的特点，控制过程十分简捷、可靠。
在上述技术方案中，每个高频脉冲发生电路包括脉冲开关和续流二极管，脉冲开关串联在滤波电路和正输出端之间，续流二极管并联在正输出端（对应二极管的负极）和负输出端（对应二极管的正级）之间，脉冲开关通过驱动单元10与计算机控制器6连接，根据计算机控制器6发生的控制信号完成闭合和断开，还包括分别与脉冲开关和续流二极管串接的脉冲电流检测元件，脉冲电流检测元件通过测量单元11不屑一顾计算机控制器6连接。图2为本发明高频脉冲发生电路的结构示意图，只示意了高频脉冲发生电路41和42，其他结构和工作原理完全相同。其中脉冲开关412和422分别通过驱动单元10与计算机控制器6连接，高频脉冲发生电路41的负输出端416和高频脉冲发生电路42的正输出端425连接，高频脉冲发生电路41的正输出端和415和高频脉冲发生电路42的负输出端426分别连接负载8。其输出高频脉冲电源的工作过程为：计算机控制器6通过驱动单元10向脉冲开关412、422发出高电平，脉冲开关412、422导通，其正输出端415、425分别输出一组高频脉冲电源，续流二极管414、424处于截止状态，由于高频脉冲发生电路41的负输出端416和高频脉冲发生电路42的正输出端425连接，所以两组高频脉冲电源同步叠加后施加在负载上。计算机控制器6向脉冲开关412发出高电平，向脉冲开关422发出零电平，脉冲开关412导通，其正输出端415输出一组高频脉冲电源，续流二极管414处于截止状态，同时脉冲开关422断开，续流二极管424处于导通状态，高频脉冲发生电路42被短路，无输出，所以只有一组高频脉冲电源施加在负载8上。从上述技术方案可以看出，本发明可以通过高频脉冲发生电路实现电源幅度、脉冲宽度和脉冲频率宽范围的调节，其中脉冲开关412、422…4N4的配合可以调节高频脉冲电源的电压幅度，脉冲开关412/422…4N2的闭合/断开时间可以调节高频脉冲电源的频率和脉冲宽度。
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在本发明上述技术方案中，脉冲开关选用近年来发展起来的绝缘栅双极晶体管（IGBT）进行实现，绝缘栅双极晶体管具有工作速度快、输入阻抗高、热稳定性能好、驱动简单、阻断电压高以及载流能力强等优点，能满足复杂的工业要求。更重要的是，绝缘栅双极晶体管可以保证本发明可以输出较大的电流，这对于要求电流范围大的电脱水（或盐）领域十分必要。所有脉冲电流检测元件通过测量单元11与计算机控制器6连接，监测高频脉冲发生电路的动作是否与命令一致，脉冲电流检测元件411…4N1和脉冲电流检测元件414…4N4所检测的信号的通断应是互补的，实现在线监视并进行故障诊断，提高本发明控制的可靠性。
本发明技术方案中，计算机控制器6由抗干扰能力强的可编程控制器PLC或工业控制计算机实现，向高频脉冲发生电路输出具有一定脉冲宽度和占空比的脉冲信号。计算机控制器6还分别连接有控制和保护电路5和直流电源辅助电路7，用于为整个系统提供过流、过压、过载和短路等保护功能。
同时，计算机控制器6可以根据罐内油水比例状态或油水（或盐）等效电阻大小，结合通过测量单元11采集的脉冲电流检测元件411…4N1、414…4N4的电流信号，对高频脉冲发生电路41…4N进行同步控制，达到恒流输出的目的。在电脱水的工艺过程中，为了使脱水器中的电极板不发生短路，高频脉冲必须在乳状液短路形成之前消失，使用乳状液短路消失，再待到绝缘性能恢复后发送下一个脉冲，以保证电场的稳定性。但实际生产中存在油品质、油水比例状态、油盐等效电阻大小等不确定因素，因此，本发明计算机控制器根据检测信号在线计算控制规律使高压高频脉冲电源的波形、幅度和频率也随之改变的技术方案完全适应实际生产需要，具有重要的实际意义。
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图3为本发明工频变压器原、副边绕组的示意图，原边绕组为普通的A、B、C三相，副边由多个相同数量的绕组构成，可以实现将一组工频交流电源变换为多组工频交流电源。其中原边绕组、副边绕组至少有一侧为三角形接法，以消掉由整流产生的三次谐波，不会对系统电源造成不良影响。如果原边绕组不采用三角形接法的话，为了消除在整流电路整流所产生的三次谐波，所有的副边绕组应当采用相同的三角形接法。图3为三相输入的交流电源，本发明对于间相交流电源也同样适用。此外，本发明每个整流电路由6个整流二级管组成，每个滤波电路为大电容。
图4为本发明工频变压器的电路连接示意图。为了能够对工频变压器1的副边输出进行调节，本发明在工频变压器1的原边串接了直流电源控制的可变电抗器9，其控制端与计算机控制器6连接，通过调节直流电压的大小就可调节其阻抗大小，从而调节工频变压器1的输出。同时，由于计算机控制器6与副边电路上的脉冲电流检测元件411…4N1、414…4N4连接，计算机控制器6依据副边电路电流数据调节可变电抗器9的阻抗值，最终实现对副边回路电流的控制。上述技术方案尤其在负载8出现短路时负载8的电流也很小从而对本发明能直到保护作用。通过控制可变电抗器9改变电压幅值为电压外环调节。通过控制高频脉冲发生电路41…4N的叠加改变电压幅值为电压内环调节。
下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一：输出8000伏电压的直流电源的控制过程
假设每个滤波电路的输出为800伏直流电源，当需要输出8000伏电压的直流电源时，计算机控制器6通过驱动单元10向10个高频脉冲发生电路41、42……410发出高电平驱动信号，同时向其余的高频脉冲发生电路411、412…4N发出零电平驱动信号，计算机控制器6通过[测量单元11和脉冲电流检测元件监测所有信号是否与命令一致。当不需要输出直流电源时，计算机控制器6向所有高频脉冲发生电路发出零电平驱动信号。
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实际上，10个高频脉冲发生电路不仅限制在第一到第十个，计算机控制器6可以向任意10个高频脉冲发生电路发出电路发出高电平，也可实现同样效果。
实施例二：输出4000伏电压、脉宽0.05毫秒、周期0.1毫秒的高压高频脉冲电源的控制过程
假设每个滤波电路的输出为800伏直流电源，当需要所设计的高压高频脉冲电源时，计算机控制器6通过驱动单元10向任意5个高频脉冲发生电路发出脉冲宽度为0.05毫秒、周期为0.1毫秒的脉冲驱动信号，计算机控制器6监测所有信号是否与命令一致。当不需要输出所设计的脉冲电源时，计算机控制器6向所有高频脉冲发生电路发出零电平驱动信号。
实施例三：输出4000伏电压、脉宽0.05毫秒、周期0.1毫秒的高压高频脉冲电源和8000伏电压的直流混合电源的控制过程
将上述实施例一和实施例二两种情况结合起来即可实现。
图5为本发明高频高压电脉冲的产生方法流程图，具体为：
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