一种基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，包括气源、臭氧发生器和冷却装置，还包括向臭氧发生器供电的双极性脉冲电源，双极性脉冲电源包括主电路和控制电路；主电路包括：三相整流滤波电路，用于将三相交流电压转换为稳定的直流电压；IGBT变换电路，用于将直流电压转化为脉冲电压；升压电路，输出端接有所述的臭氧发生器，并用于对所述的脉冲电压升压；控制电路接入IGBT变换电路，并用于调节整流后的直流电压和IGBT变换电路的输出电压以及脉冲频率。本发明专利技术采用双极性脉冲电源为供电电源，可以有效避免传统电源大部分能量的振荡损耗，提高反应器能量注入，可快速建立强电场，减少臭氧发生器放电管的发热量，提高臭氧产量和臭氧生成能效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于臭氧应用
，具体涉及一种采用双极性脉冲电源供电，采用空气源或者氧气源发生臭氧的臭氧发生系统。
技术介绍
臭氧是一种具有极强氧化能力与杀菌性能的无毒强氧化剂，它的氧化能力仅次于氟，除了不能与铂、金、铱和氟发生反应外，几乎可与元素周期表中的任何一种元素发生作用。臭氧不仅能迅速和彻底地杀灭空气中、水中和物体表面的有害细菌和微生物，而且还能实现脱色、除臭和保鲜等功能。另外，臭氧可用作选择氧化和定量氧化剂，它的氧化温度低，能于常温常压下发生强氧化，且氧化后的残存臭氧可在极短时间内自行分解还原为氧气或氧原子，而不产生二次污染，属于一种无公害、无污染、无残留的氧化与消毒剂。因此，臭氧被大量应用于有机合成、无机化工、冶金、造纸、印染、食品保鲜、医疗器具及餐具消毒等领域，涉及到人们生活的各个方面。供电电源和臭氧发生器是臭氧发生系统的核心与关键，几十年来一直是臭氧技术研究与发展的重点，也是大功率臭氧发生的难点。采用双极性脉冲电源发生臭氧可以有效避免传统电源大部分能量在系统中的振荡损耗，从而可以有效提高向反应器能量注入，另外用脉冲放电技术，可在反应器内快速建立强电场，臭氧发生器放电管放电时发热量会大大减少，从而可以提高臭氧产量和臭氧生成能效。
技术实现思路
为了克服现有的臭氧发生系统臭氧能耗高的问题，本专利技术采用一种基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，该系统可以有效的提高臭氧产量，降r>低能耗。一种基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，包括气源、臭氧发生器和冷却装置，还包括向臭氧发生器供电的双极性脉冲电源，所述的双极性脉冲电源包括主电路和控制电路；所述的主电路包括：三相整流滤波电路，用于将三相交流电压转换为稳定的直流电压；IGBT变换电路，用于将直流电压转化为脉冲电压；升压电路，输出端接有所述的臭氧发生器，并用于对所述的脉冲电压升压；所述的控制电路接入IGBT变换电路，并用于调节整流后的直流电压和IGBT变换电路的输出电压以及脉冲频率。其中，气源为氧气源或者干燥洁净空气源；优选的，所述的三相整流滤波电路包括三相桥式全控整流电路和滤波电路。优选的，所述的IGBT变换电路包括逆变电路和LC串联谐振电路。优选的，所述的三相交流电压经滤波器进入所述的三相整流滤波电路。优选的，所述的升压电路为变压器。优选的，所述的控制电路包括单片机控制电路、控制电源和IGBT控制电路：单片机控制电路用于为控制电源和IGBT控制电路提供电信号；控制电源用于把单片机控制电路信号放大，调节整流后的直流电压；IGBT控制电路把单片机控制电路信号放大，调节IGBT变换电路的输出电压以及脉冲频率。优选的，还设有接入所述臭氧发生器的臭氧分析仪。优选的，所述的臭氧发生器包括壳体和位于壳体内的放电管，放电管和壳体组成阻挡放电反应器。优选的，所述的放电管包括高压极、介质层、高压极线和保险丝，所述介质层覆盖在高压极表面，高压极线两端分别连接高压极与双极性脉冲电源，保险丝位于所述的高压极线与高压极之间。臭氧发生器以介质阻挡放电的方式发生臭氧，高压极和壳体间发生介质阻挡放电，高压极与接地极中间通过介质层隔开，高压极通过高压极线与双极性脉冲电源相连接，高压极与高压极线之间为保险丝。优选的，所述双极性脉冲电源的脉宽为10-200μs，脉冲频率为50-20000Hz，双极性脉冲电源的脉冲宽度为微秒级，功率输出为0-10kW。与现有技术比，本专利技术的有益效果是：采用双极性脉冲电源为臭氧发生系统的供电电源，双极性脉冲电源发生臭氧可以有效避免传统电源大部分能量在系统中的振荡损耗，从而可以有效提高向反应器能量注入，另外采用脉冲放电技术，可在反应器内快速建立强电场，臭氧发生器放电管放电时发热量会大大减少，从而可以提高臭氧产量和臭氧生成能效。附图说明图1为臭氧发生系统图；图2为双极性脉冲电源的电路框图；图3为主电路电路图；图4为臭氧发生器壳体图；图5为臭氧发生器放电管图。具体实施方式如图1所示，一种基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，包括双极性脉冲电源11、气源12、臭氧发生器13、冷却装置14和臭氧分析仪15，臭氧发生器13分别与双极性脉冲电源11、气源12、冷却装置14和臭氧分析仪15相连接。如图2所示，双极性脉冲电源包括主电路9和控制电路10，控制电路10包括IGBT控制电路5、控制电源6、单片机控制电路7和操作界面8。如图3所示，主电路9包括三相整流滤波电路1、IGBT变换电路2、升压电路3，升压电路的输出端接入臭氧发生器4。三相整流滤波电路1由晶闸管D1-D6、电容C1-C2和电感L2组成，IGBT变换电路2由绝缘栅双极型晶体管V1-V4、电感L3、和电容C3组成，升压电路3为变压器。三相交流电压经开关K1、滤波器L1送到三相整流滤波电路1转换成稳定的直流电压，该直流电压经IGBT变换电路2转换成脉冲电压，该脉冲电压经升压电路3升压后对臭氧发生器充电。控制电路接入IGBT变换电路，并用于调节整流后的直流电压和IGBT变换电路的输出电压以及脉冲频率。控制电路包括单片机控制电路、控制电源和IGBT控制电路：单片机控制电路用于为控制电源和IGBT控制电路提供电信号；控制电源用于把单片机控制电路信号放大，调节整流后的直流电压；IGBT控制电路把单片机控制电路信号放大，调节IGBT变换电路的输出电压以及脉冲频率。空气或氧气从气源12进入臭氧发生器13，臭氧发生器13在双极性脉冲电源11的作用下发生介质阻挡放电，放电产生的低温等离子体与空气或者氧气反应生成臭氧，冷却装置14提供循环冷却水冷却臭氧发生器13，从臭氧发生器13出来的含臭氧尾气进入臭氧分析仪15检测臭氧浓度。如图4所示，为本专利技术臭氧发生器壳体图，臭氧发生器的壳体16内布置放电通道，每个放电通道内可以放置一个放电管17，也可以几个放电管17串联放置，不同放电通道内的放电管17为并联布置。如图5所示，为本专利技术臭氧发生器放电管图，包括高压极18、介质层19、高压极线20和保险丝21，介质层19覆盖在高压极18表面，保险丝21位于放电管17和高压极线20之间，放电管17和壳体16组成介质阻挡放电反应器，壳体16作为接地极与高压极18放电，介质层19与壳体16的间隙为放电通道，在放电通道内产生大量的等离子体，包括自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，包括气源、臭氧发生器和冷却装置，其特征在于，还包括向臭氧发生器供电的双极性脉冲电源，所述的双极性脉冲电源包括主电路和控制电路；所述的主电路包括：三相整流滤波电路，用于将三相交流电压转换为稳定的直流电压；IGBT变换电路，用于将直流电压转化为脉冲电压；升压电路，输出端接有所述的臭氧发生器，并用于对所述的脉冲电压升压；所述的控制电路接入IGBT变换电路，并用于调节整流后的直流电压和IGBT变换电路的输出电压以及脉冲频率。

【技术特征摘要】
1.一种基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，包括气源、臭氧发生
器和冷却装置，其特征在于，还包括向臭氧发生器供电的双极性脉冲电源，
所述的双极性脉冲电源包括主电路和控制电路；
所述的主电路包括：
三相整流滤波电路，用于将三相交流电压转换为稳定的直流电压；
IGBT变换电路，用于将直流电压转化为脉冲电压；
升压电路，输出端接有所述的臭氧发生器，并用于对所述的脉冲电压
升压；
所述的控制电路接入IGBT变换电路，并用于调节整流后的直流电压
和IGBT变换电路的输出电压以及脉冲频率。
2.如权利要求1所述的基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，其特
征在于，所述的三相整流滤波电路包括三相桥式全控整流电路和滤波电
路。
3.如权利要求1所述的基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，其特
征在于，所述的IGBT变换电路包括逆变电路和LC串联谐振电路。
4.如权利要求1所述的基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，其特
征在于，所述的三相交流电压经滤波器进入所述的三相整流滤波电路。
5.如权利要求1所述的基于双极性脉冲电源的臭氧发生系统，其特
征在于，所述的升压电路为变压器。
6.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫克平，冯卫强，刘振，黄逸凡，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：