基于双变压器多电平的高压高频DBD电驱动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于双变压器多电平的高压高频DBD电驱动器，其包括电源Vin，开关管S1，S2，S3，S4，S5，S6，变压器T1和变压器T2，所述开关管S1和S2，开关管S3和S4、开关管S5和S6分别两两相互串联，且串联后的开关管S1和S2，串联后的开关管S3和S4，串联后的开关管开关管S5和S6均分别并联在所述电源Vin的两端，所述变压器T1和变压器T2与各开关管连接构成两个全桥电路结构，且变压器T1和T2的原边绕组相互并联、副边绕组相互串联，且副边绕组串联的线路连接负载电阻R。本实用新型专利技术简化电路的同时，又保证高压输出与低压输入的电气隔离，双变压器使用可减小单个变压器尺寸，分担运行功率，输出电压峰值最高可达25kv。

【技术实现步骤摘要】
基于双变压器多电平的高压高频DBD电驱动器
本技术属于电气工程领域，具体涉及一种基于双变压器多电平的高压高频DBD电源。
技术介绍
伴随着我国经济的快速发展，环境污染问题更加受到关注。环境问题对于人们的日常生活已经产生严重的影响。介质阻挡放电(DBD)作为一种新型的环境治理技术，已被广泛应用于废气，废水处理。传统DBD电源采用工频升压的方式，但该种电源存在体积庞大，效率低以及对电网注入大量谐波等问题，渐渐的被高频高压交流电源所替代。现阶段大多数高压高频电源采用全桥结构，经变压器升压的形式。现有技术提出了一种负载谐振式DBD电源，其结构采用全桥逆变经变压器升压输出方波，为使负载波形为正弦波，需在负载端增加补偿电感，由于输出电压峰值仅为4kv，对于更高电压需求的处理效果并不是十分理想。此外，还提出一种使用级联多电平技术的高频高压电源，无需电感进行补偿，但电路使用24路模块进行级联，每一模块都需要单独的电源供电同时需要变压器进行隔离，使用器件繁多。由于仅采用全桥结构输出谐波含量大，需要加入额外的电感进行补偿。该电路虽然采用多电平技术，但其需要多个输入电源，每一模块都需要隔离变压器，造成器件繁多。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于多电平技术的高压高频DBD电驱动器，其将两个全桥结构融合，利用变压器的原副边串并联组合，既保证了电气隔离又实现多电平输出，输出电压峰值可达25kv。本技术采取的技术方案是：一种基于双变压器多电平的高压高频DBD电驱动器，其包括电源Vin，开关管S1，开关管S2，开关管S3，开关管S4，开关管S5，开关管S6，变压器T1和变压器T2，所述开关管S1和开关管S2，开关管S3和开关管S4、开关管S5和开关管S6分别两两相互串联，且串联后的开关管S1和开关管S2，串联后的开关管S3和开关管S4，串联后的开关管开关管S5和开关管S6均分别并联在所述电源Vin的两端，所述变压器T1和变压器T2与各开关管连接构成两个全桥电路结构，且变压器T1和变压器T2的原边绕组相互并联、副边绕组相互串联，且副边绕组串联的线路上设有负载电阻R。优选的，所述电源Vin采用直流电源。优选的，所述变压器T1的原边绕组一端连接在开关管S1和开关管S2之间，另一端连接在开关管S3和开关管S4之间且该端上还连接有隔直电容C1。优选的，所述变压器T2的原边绕组一端连接在开关管S5和开关管S6之间，另一端连接在开关管S3和开关管S4之间且该端上还连接有隔直电容C2。优选的，所述变压器T1和变压器T2的匝比相同，均为n＝N2/N1。本技术的有益效果是：为了满足等离子体废气，废水处理对高压高频交流电源的需求，本电驱动器采用多电平技术，减少谐波含量，减少对滤波电感的需求，仅仅依靠双变压器漏感与负载容性进行滤波。电路采用两个全桥结构融合，两变压器原边并联副边串联，单一电源供电。结构上减少2个开关管的使用，简化电路，同时保证高压输出与低压输入的电气隔离，双变压器使用可减小单个变压器尺寸，分担运行功率。输出电压峰值最高可达25kv。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明图1是本技术的电路连接图。图2为工作波形图。图3为工作模态图；其中图3(1)至(10)分别为开关模态1-10的模态图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。如图1所示，一种基于双变压器多电平的高压高频DBD电驱动器，其包括直流电源Vin，开关管S1，开关管S2，开关管S3，开关管S4，开关管S5，开关管S6，变压器T1和变压器T2，所述开关管S1和开关管S2，开关管S3和开关管S4、开关管S5和开关管S6分别两两相互串联，且串联后的开关管S1和开关管S2，串联后的开关管S3和开关管S4，串联后的开关管开关管S5和开关管S6均分别并联在所述电源Vin的两端，所述变压器T1和变压器T2与各开关管连接构成两个全桥电路结构，且变压器T1和变压器T2的原边绕组相互并联、副边绕组相互串联，且副边绕组串联的线路连接负载电阻R(负载电阻R为外界部件，其本身不作为电驱动器的组成部分)。所述变压器T1的原边绕组一端连接在开关管S1和开关管S2之间，另一端连接在开关管S3和开关管S4之间且该端上还连接有隔直电容C1。所述变压器T2的原边绕组一端连接在开关管S5和开关管S6之间，另一端连接在开关管S3和开关管S4之间且该端上还连接有隔直电容C2。本技术的工作原理如下：图1为双变压器式多电平高频逆变器的电路拓扑，由直流电源，开关管S1，S2，S3，S4，S5，S6和变压器T1，T2，隔直电容C1，C2，负载电阻R组成。L1m为变压器T1的励磁电感，L2m为变压器T2的励磁电感。负载电压是两变压器副边电压之和。T1和T2匝比均为n＝N2/N1。为了简化分析，作如下假设：所有开关管，变压器均为理想器件。图2为主要的工作波形。开关模态1[t0-t1]：此时开关管S1，S3，S5导通，而S2，S4，S6关断。由于变压器T1的两端电压相等，所以副边电压为零，变压器T2两端电压相等，所以副边电压为零，此时负载电压为零。开关模态2[t1-t2]：此时开关管S2，S3，S5导通，而S1，S4，S6关断。经S3，变压器T1，S2向副边传递能量，输出电压为N1Uin，T1励磁电流由零线性上升，而T2变压器由副边耦合到原边的电流，经S5，S3，变压器T2回路流通，T2变压器原边电压被箝位为零。负载电压为N1Uin。开关模态3[t2,t3]：此时开关管S2，S3，S6导通，二S1，S4，S5关断，电源分别通过S3，变压器T1，S2回路和S3,变压器T2，S6回路共同向副边传递能量，负载电压为N1Uin+N2Uin。T1的励磁电流继续线性上升。T2的励磁电流由零开始线性上升。开关模态4[t3-t4]：此时开关管S2，S3，S5导通，S1，S4，S6关断，电源通过S3，变压器T1，S2回路向副边传递能量，输出电压为N1Uin，其励磁电流继续线性增加，而变压器T2的励磁电流以及副边耦合到原边的电流通过S5，S3，变压器T2这一回路流通。负载电压为N1Uin。开关模态5[t4-t5]:此时开关管S1，S3,S5导通，S2,S4,S6关断。变压器T1中的励磁电流通过开关管S3,S1,变压器T1回路进行续流。变压器T2中的励磁电流通过开关管S5，S3,变压器T2回路进行续流。此时负载电压为零。负半周的状态与正半周相似，不再赘述。对应开关模态的等效电路图如图3所示。本电驱动器通过saber软件进行仿真可以实现低谐波输出的多电平波形，后通过实验也验证了理论分析的正确性和结构的可行性。将其运用在介质阻挡放电试验中，输出波形高频高压的正弦波形，满足介质阻挡放电的需求。以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本技术的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本技术的保护范围内。本技术未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双变压器多电平的高压高频DBD电驱动器，其特征在于包括电源Vin，开关管S1，开关管S2，开关管S3，开关管S4，开关管S5，开关管S6，变压器T1和变压器T2，所述开关管S1和开关管S2，开关管S3和开关管S4、开关管S5和开关管S6分别两两相互串联，且串联后的开关管S1和开关管S2，串联后的开关管S3和开关管S4，串联后的开关管开关管S5和开关管S6均分别并联在所述电源Vin的两端，所述变压器T1和变压器T2与各开关管连接构成两个全桥电路结构，且变压器T1和变压器T2的原边绕组相互并联、副边绕组相互串联，且副边绕组串联的线路连接负载电阻R。

【技术特征摘要】
1.一种基于双变压器多电平的高压高频DBD电驱动器，其特征在于包括电源Vin，开关管S1，开关管S2，开关管S3，开关管S4，开关管S5，开关管S6，变压器T1和变压器T2，所述开关管S1和开关管S2，开关管S3和开关管S4、开关管S5和开关管S6分别两两相互串联，且串联后的开关管S1和开关管S2，串联后的开关管S3和开关管S4，串联后的开关管开关管S5和开关管S6均分别并联在所述电源Vin的两端，所述变压器T1和变压器T2与各开关管连接构成两个全桥电路结构，且变压器T1和变压器T2的原边绕组相互并联、副边绕组相互串联，且副边绕组串联的线路连接负载电阻R。2.根据权利要求1所述的基于双变压器多电平的高压高频...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪峰，雷鸿，沈丽娜，
申请(专利权)人：南京工大环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32