一种功率调节装置及其电源系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种功率调节装置及其电源系统，包括：第一信号采样器，用于实时采样臭氧发生器的臭氧浓度信号、发生器电压信号和发生器电流信号；第一控制器，与第一信号采样器连接，以计算浓度误差和第一相位差；与第一控制器依次连接的逆变电路、LLC升压电路；第一控制器根据浓度误差和第一相位差，生成第一PWM信号，以控制逆变电路输出交流电压；LLC升压电路根据交流电压谐振产生高压交变电，使得耦合至臭氧发生器的电压和电流同频同相，以消除浓度误差和所述第一相位差，实现对臭氧发生器的功率调节。本发明专利技术的功率调节装置及其电源系统能够自动调节臭氧发生器的输出功率，避免臭氧发生器与电源系统之间发生失谐。

Power regulating device and power supply system thereof

The invention discloses a power control device and power supply system, including: a first signal sampler for real-time signal sampling, the ozone concentration of ozone generator generator voltage signal and current signal generator; a first controller is connected with the first signal sampler, to calculate the concentration error and the first phase difference; inverter circuit, LLC circuit connected with the the first controller; the first controller according to the error and the concentration of the first phase, the first generation of PWM signal to control the output voltage of the inverter circuit; the LLC circuit based on AC voltage resonance high voltage alternating electric coupled to the ozone generator, the voltage and current with the same frequency and phase, to eliminate the error and the concentration of the first phase, implementation adjust the power on the ozone generator. The power regulating device and the power supply system of the invention can automatically adjust the output power of the ozone generator to avoid the detuning between the ozonizer and the power supply system.

【技术实现步骤摘要】
一种功率调节装置及其电源系统
本专利技术涉及电源
，尤其涉及一种功率调节装置及其电源系统。
技术介绍
臭氧因具备较强的氧化能力且不会产生二次污染，被广泛应用于污水处理、饮用水消毒、空气净化、晶圆氧化膜制备和半导体清洗等众多领域。如图1所示，现有的臭氧发生装置主要有气源系统200、电源系统100、臭氧发生器200和冷却系统400组成，其中，气源系统200将空气进行干燥处理后送入臭氧发生器200，在电源系统100的作用下臭氧发生器200通过放电管放电来合成臭氧，冷却系统400则对臭氧发生器200进行冷却，避免合成的臭氧被分解。由于臭氧合成过程中臭氧的合成效率以及臭氧装置运行的稳定性与电源系统100息息相关，因此电源系统100是臭氧合成过程中的关键部件。目前，臭氧发生装置的电源系统中的逆变电路大多采用移相电源拓扑结构，以移相全桥电路为例，如图2所示，其包括4个开关管101和4个二极管102，其中，每个开关管101的输出端与一个二极管102并联，通过移相控制器103控制全桥逆变电路的4个开关管101依次导通和断开输出交流电，并在移相全桥电路的输出端连接有变压器104，进而实现对臭氧发生器200的供电。由于臭氧发生器200在工作时的负载容抗变化较大，容易导致电源系统与臭氧发生器200失谐，使得臭氧发生器200的电流与电压之间存在较大相位差，臭氧发生器200产生较大的功率损耗。为了减少臭氧发生器的输出损耗，现有技术中通过不断调节电源系统输出的交流电频率，使电源系统的输出的交流电频率与臭氧发生器的负载性能相匹配。而目前通常会为功率调节电路设置手动调节旋钮，工作人员通过手动调节旋钮就可以实现电源系统的脉冲频率和脉冲占空比的手动调节，进而调节移相电路的移相，从而调节电源系统输出的交流电频率。但是，因为工作人员基本根据自己的实际经验来完成调节，其调节精度低且无法进行实时调节，还是很难保证电源系统输出的交流电频率与臭氧发生器的负载性能相匹配。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的一种功率调节装置及其电源系统，能够自动调节臭氧发生器的输出功率，避免臭氧发生器与电源系统之间发生失谐，使得臭氧发生器达到最大输出效率，降低臭氧发生器的功率损耗，提高功率调节装置的运行效率。为解决上述技术问题，本专利技术的一种功率调节装置，包括：第一信号采样器，用于实时采样臭氧发生器的臭氧浓度信号、发生器电压信号和发生器电流信号；第一控制器，与所述第一信号采样器连接，以计算浓度误差和第一相位差；其中，所述浓度误差为所述臭氧浓度信号和预设的臭氧参考浓度之间的差值，所述第一相位差为所述发生器电压信号和所述发生器电流信号的相位差；与所述第一控制器依次连接的逆变电路、LLC升压电路；其中，所述LLC升压电路与所述臭氧发生器耦合；所述第一控制器根据所述浓度误差和所述第一相位差，生成第一PWM信号，使得所述逆变电路根据所述第一PWM信号输出交流电压，进而调节输出至所述LLC升压电路的功率；所述LLC升压电路根据所述交流电压谐振产生高压交变电，使得耦合至所述臭氧发生器的电压和电流同频同相，以消除所述浓度误差和所述第一相位差，实现对所述臭氧发生器的功率调节。与现有技术相比，本专利技术的功率调节装置通过第一信号采样器采集臭氧发生器的臭氧浓度信号、发生器电压信号和发生器电流信号，通过第一控制器计算采集到的臭氧浓度信号与预设的臭氧参考浓度之间的浓度误差，以及发生器电压信号与发生器电流信号之间的第一相位差，并根据浓度误差和第一相位误差实时调节第一PWM信号的占空比或脉冲频率，使得逆变电路根据第一PWM信号输出交流电压。由于逆变电路与LLC升压电路耦合，LLC升压电路与臭氧发生器耦合，进而通过逆变电路输出的交流电压就可以调节LLC升压电路输出的高压交变电频率，使耦合至臭氧发生器的电压与电流同频同相，进而消除臭氧发生器的浓度误差和第一相位差，使臭氧发生器达到最大输出效率，避免电源系统与臭氧发生器发生失谐，减小臭氧发生器的功率损耗，提高电源系统的输出效率，延长电源系统的使用寿命；另外，由于该功率调节装置根据臭氧浓度信号、发生器电流信号和发生器电压信号，自动生成用于消除浓度误差和第一相位差的第一PWM信号，不仅可提高电源系统的调节精度，还能够解放人力，提高功率调节装置的运行效率，进而避免因人工调节所带来的高成本、低可靠性和不安全因素。作为上述方案的改进，所述第一控制器包括：臭氧浓度误差计算模块，用于计算所述臭氧浓度信号和所述预设的臭氧参考浓度之间的差值；参考电压生成模块，用于根据预先建立的所述浓度误差与发生器参考电压之间的对应关系，生成对应的发生器参考电压；参考电流生成模块，用于通过公式I＝Km(V1×V2)/Vrms2，计算得到归一化的参考电流信号I，其中，Km为归一化因子，V1为发生器参考电压、V2为发生器电压信号、Vrms为发生器电压信号的有效值；第一相位差计算模块，用于计算所述参考电流信号与所述发生器电流信号之间的相位差，得到所述第一相位差；第一PWM信号输出模块，用于根据所述第一相位差输出所述第一PWM信号。作为上述方案的改进，所述第一控制器还包括：第一判定模块，用于判定所述浓度误差和所述第一相位差是否满足预设条件，并且在满足所述预设条件时保存所述第一PWM信号；其中所述预设条件为所述浓度误差位于预设的浓度范围且所述第一相位差位于预设的相位范围内；第一调节启动模块，用于在所述臭氧发生器启动时，将所述第一判定模块保存的第一PWM信号输出给所述逆变电路。作为上述方案的改进，所述功率调节装置还包括：有源PFC电路，连接于整流电路与所述逆变电路之间，用于将电网电压整流后的电压信号转换为直流电压；滤波电容，与所述有源PFC的输出端并联，用于对经过所述直流电压进行滤波处理。作为上述方案的改进，所述功率调节装置，还包括：第二信号采样器，用于采样所述有源PFC电路的输入电压信号、输入电流信号和所述有源PFC电路转换的直流电压；第二控制器，连接于所述第二信号采样器和所述有源PFC电路之间；所述第二控制器根据电压误差和第二相位差向所述有源PFC电路输出第二PWM信号，进而调节所述有源PFC电路的输出功率；其中，所述电压误差为所述输出直流电压和预设的PFC参考电压之间的电压差，所述第二相位差为所述输入电压信号和所述输入电流信号之间的相位差。作为上述方案的改进，所述第二控制器包括：电压误差计算模块，用于计算所述预设的PFC参考电压与所述输入电压信号之间的电压差；归一化模块，用于将所述电压误差进行归一化处理，得到归一化参数；PFC参考电流生成模块，用于通过公式IPFC＝(C×VPFC)/VPo2，计算得到归一化的PFC参考电流信号IPFC，其中，C为归一化参数、VPFC为输入电压信号、VPo为输入电压信号有效值；第二相位差计算模块，用于计算所述PFC参考电流信号与所述输入电流信号之间的相位差；第二PWM信号输出模块，用于根据所述第二相位差生成所述第二PWM信号，使得所述有源PFC电路根据所述第二PWM信号，调节所述输入电压信号与所述输入电流信号为同频同相，进而调节输出至所述逆变电路的功率。作为上述方案的改进，所述第二控制器还包括：第二判定模块，用于判定所述电压误差是否位于预设的误差范围内，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率调节装置，其特征在于，包括：第一信号采样器，用于实时采样臭氧发生器的臭氧浓度信号、发生器电压信号和发生器电流信号；第一控制器，与所述第一信号采样器连接，以计算浓度误差和第一相位差；其中，所述浓度误差为所述臭氧浓度信号和预设的臭氧参考浓度之间的差值，所述第一相位差为所述发生器电压信号和所述发生器电流信号的相位差；与所述第一控制器依次连接的逆变电路、LLC升压电路；其中，所述LLC升压电路与所述臭氧发生器耦合；所述第一控制器根据所述浓度误差和所述第一相位差，生成第一PWM信号，使得所述逆变电路根据所述第一PWM信号输出交流电压，进而调节输出至所述LLC升压电路的功率；所述LLC升压电路根据所述交流电压谐振产生高压交变电，使得耦合至所述臭氧发生器的电压和电流同频同相，以消除所述浓度误差和所述第一相位差，实现对所述臭氧发生器的功率调节。

【技术特征摘要】
1.一种功率调节装置，其特征在于，包括：第一信号采样器，用于实时采样臭氧发生器的臭氧浓度信号、发生器电压信号和发生器电流信号；第一控制器，与所述第一信号采样器连接，以计算浓度误差和第一相位差；其中，所述浓度误差为所述臭氧浓度信号和预设的臭氧参考浓度之间的差值，所述第一相位差为所述发生器电压信号和所述发生器电流信号的相位差；与所述第一控制器依次连接的逆变电路、LLC升压电路；其中，所述LLC升压电路与所述臭氧发生器耦合；所述第一控制器根据所述浓度误差和所述第一相位差，生成第一PWM信号，使得所述逆变电路根据所述第一PWM信号输出交流电压，进而调节输出至所述LLC升压电路的功率；所述LLC升压电路根据所述交流电压谐振产生高压交变电，使得耦合至所述臭氧发生器的电压和电流同频同相，以消除所述浓度误差和所述第一相位差，实现对所述臭氧发生器的功率调节。2.如权利要求1所述的功率调节装置，其特征在于，所述第一控制器包括：臭氧浓度误差计算模块，用于计算所述臭氧浓度信号和所述预设的臭氧参考浓度之间的差值；参考电压生成模块，用于根据预先建立的所述浓度误差与发生器参考电压之间的对应关系，生成对应的发生器参考电压；参考电流生成模块，用于通过公式I＝Km(V1×V2)/Vrms2，计算得到归一化的参考电流信号I，其中，Km为归一化因子，V1为发生器参考电压、V2为发生器电压信号、Vrms为发生器电压信号的有效值；第一相位差计算模块，用于计算所述参考电流信号与所述发生器电流信号之间的相位差，得到所述第一相位差；第一PWM信号输出模块，用于根据所述第一相位差输出所述第一PWM信号。3.如权利要求2所述的功率调节装置，其特征在于，所述第一控制器还包括：第一判定模块，用于判定所述浓度误差和所述第一相位差是否满足预设条件，并且在满足所述预设条件时保存对应的第一PWM信号；其中所述预设条件为所述浓度误差位于预设的浓度范围且所述第一相位差位于预设的相位范围内；第一调节启动模块，用于在所述臭氧发生器启动时，将所述第一判定模块保存的第一PWM信号输出给所述逆变电路。4.如权利要求1所述的功率调节装置，其特征在于，还包括：有源PFC电路，连接于整流电路与所述逆变电路之间，用于将电网电压整流后的电压信号转换为直流电压；滤波电容，与所述有源PFC的输出端并联，用于对经过所述直流电压进行滤波处理。5.如权利要求4所述的功率调节装置，其特征在于，还包括：第二信号采样器，用于采样所述有源PFC电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：王自鑫，黄宇，陈鸣，刘伍兵，王敏，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44