一种大功率臭氧发生器电源的控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大功率臭氧发生器电源的控制系统及控制方法，系统包括：N个氧气流量计、N个臭氧浓度仪、N个功率计、N个臭氧电源和一个上位机，上位机获取臭氧发生区域的出气口处的氧气流量和臭氧浓度，以及臭氧电源的输出功率。本发明专利技术根据各个臭氧发生区域的功率点附近的灵敏度来调节各个臭氧发生区域的功率，对灵敏度高的点(意味着电能效率更高)分配更多的功率，反之，对灵敏度低的点(意味着电能效率更低)削减其功率，也就是说，本发明专利技术根据臭氧发生区域内臭氧放电管的电能利用率不同，相对应的调整臭氧发生区域对应的臭氧电源的功率，从而提高臭氧发生器的整体电能利用率，降低运行成本，实现节能降耗。

Control system and method of power supply for high power ozone generator

【技术实现步骤摘要】
一种大功率臭氧发生器电源的控制系统及控制方法
本专利技术涉及臭氧发生器
，更具体的说，涉及一种大功率臭氧发生器电源的控制系统及方法。
技术介绍
臭氧发生器通常指氧气或空气通过介质阻挡放电方式产生臭氧的装置，其利用交变高压电场使含氧气体产生电晕放电，电晕中的高能自由电子电离氧分子并使其中的一些分子聚合成臭氧分子。在实际应用中，通过改变施加在臭氧放电管上的电压大小，来调节施加在臭氧放电管中各臭氧放电管电阻上的有功功率，达到控制放电管臭氧产量的目的。臭氧发生器的供电方式一般有两种：1)单一电源供电(参见图1)，即臭氧发生器的全部臭氧放电管在电气上并联在一块，统一由一个臭氧电源供电；2)多电源供电(参见图2)，即将臭氧发生器的臭氧放电管分成若干部分；每部分的臭氧放电管在电气上并联，形成一个独立的电气单元，每个电气单元采用一个臭氧电源进行供电。其中，每一个独立的电气单元对应一个臭氧电源，各个臭氧电源互不依赖其它电源独立工作。单一电源供电方式的优点为：电气结构简约，控制相对简单，占地少，成本低，但也存在以下缺点和技术困难：1、存在大功率高频交流电源制造瓶颈。具体的，当臭氧发生器每小时几百公斤臭氧产量，其电功率达到MW(兆瓦)级别时，采用IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块作为开关器件的高频交流电源(开关频率在5kHz以上)，受IGBT器件性能的限制，无论是设计还是制造，都是非常困难的，甚至是无法实现的。目前国内有2MW级别的基于IGBT模块的单一电源产品，但其工作频率只能达到几百赫兹，称不上高频。2、影响臭氧发生器的工作可靠性。由于单一电源供电方式是将成百上千根臭氧放电管在电气上并联，因此，如果有一根或多根臭氧放电管的电气间隙变小或绝缘击穿，将导致所有臭氧放电管的电压无法升高，这将制约臭氧的产量，极大地影响臭氧发生器工作的可靠性。3、无法最大程度地有效利用电能。尽管各臭氧放电管具有相同的设计，理论上，各臭氧放电管的等效电气参数相同。但是由于制造公差、气体、温度等参数的分布不均以及动态变化，会使这些电气参数出现偏差，导致各臭氧放电管的电能利用效率不同。单一供电的臭氧发生器由于其全部的臭氧放电管在电气上是并联的，因此无法采用优化控制的手段去调整、挖掘特定部分或局部的臭氧放电管的电能利用效率，结果往往是在同样的臭氧产量下要耗费更多的电能。虽然多电源供电方式可以解决单一电源供电方式存在的上述问题，但是，在实际应用中，每根臭氧放电管的情况彼此不完全相同，从电能利用率(即臭氧产量对消耗的电能功率的变化率)的角度来看，不仅每根臭氧放电管的电能利用率不同，而且电能利用率还是动态变化的。然而，传统的多电源供电方式中，各个电气单元对应的臭氧电源的电压是相同的，因此，对于由臭氧放电管组成的臭氧发生器而言，臭氧发生器的整体电能利用率不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术公开一种大功率臭氧发生器电源的控制系统及控制方法，以实现根据臭氧发生区域内臭氧放电管的电能利用率不同，相对应的调整臭氧发生区域对应的臭氧电源的功率，从而提高臭氧发生器的整体电能利用率，降低运行成本，实现节能降耗。一种大功率臭氧发生器电源的控制系统，包括：N个氧气流量计、N个臭氧浓度仪、N个功率计、N个臭氧电源和一个上位机，N为大于1的正整数；每个所述氧气流量计安装在臭氧发生器的一个臭氧发生区域的出气口上，用于采集相对应的出气口处的氧气流量，其中，所述臭氧发生器的发生室按照预设区域划分原则，划分成N个臭氧发生区域，各个所述臭氧发生区域内的臭氧放电管在电气上并联连接，各个所述臭氧发生区域之间在电气上绝缘，且各个所述臭氧发生区域的出气口彼此独立，每一个所述臭氧电源只负责一个所述臭氧发生区域的供电，且各个所述臭氧电源之间相互独立；每个所述臭氧浓度仪安装在所述臭氧发生器的一个臭氧发生区域的出气口上，用于采集相对应的出气口处的臭氧浓度；每个所述功率计安装在一个所述臭氧电源上，用于读取相对应的臭氧电源的输出功率；所述上位机分别与每个所述氧气流量计、每个所述臭氧浓度仪、每个所述功率计和每个所述臭氧电源连接，所述上位机用于采集每个所述臭氧电源的所述输出功率，以及每个所述臭氧发生区域的出气口处的氧气流量和臭氧浓度，根据同一个所述臭氧发生区域的氧气流量和臭氧浓度得到该臭氧发生区域的臭氧产量；当所述臭氧发生器开始工作时，设置各个所述臭氧发生区域的功率为该臭氧发生区域的最大允许功率；获取各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的初始实际臭氧总产量；判断所述初始实际臭氧总产量是否小于第一预设臭氧总产量，所述第一预设臭氧总产量为：目标臭氧总产量与允许误差的差值，所述允许误差为：实际臭氧总产量和所述目标臭氧总产量的允许误差；如果否，则设置各个所述臭氧发生区域的功率为当前功率与功率调整步长的差值；当所述臭氧发生器工作预设时间段后，获取各个所述臭氧发生区域的当前臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的当前臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的当前实际臭氧总产量；计算各个所述臭氧发生区域的灵敏度，所述灵敏度为：同一臭氧发生区域在所述预设时间段内的产量差值与功率调整步长的商，所述产量差值为：同一臭氧发生区域的当前臭氧产量和初始臭氧产量的产量差值；判断所述当前实际臭氧总产量是否大于第二预设臭氧总产量，所述第二预设臭氧总产量为：所述目标臭氧总产量与所述允许误差的和；如果是，则控制灵敏度最小的臭氧发生区域对应的臭氧电源的输出功率减小；如果否，则控制灵敏度最大的臭氧发生区域对应的臭氧电源的输出功率增加。可选的，所述臭氧电源通过以太网或RS-485串行口与所述上位机连接。一种大功率臭氧发生器电源的控制方法，所述控制方法应用于权利要求1所述的控制系统中的上位机，所述控制方法包括：当所述臭氧发生器开始工作时，设置各个所述臭氧发生区域的功率为该臭氧发生区域的最大允许功率；获取各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的初始实际臭氧总产量；判断所述初始实际臭氧总产量是否小于第一预设臭氧总产量，所述第一预设臭氧总产量为：目标臭氧总产量与允许误差的差值，所述允许误差为：实际臭氧总产量和所述目标臭氧总产量的允许误差；如果否，则设置各个所述臭氧发生区域的功率为当前功率与功率调整步长的差值；当所述臭氧发生器工作预设时间段后，获取各个所述臭氧发生区域的当前臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的当前臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的当前实际臭氧总产量；计算各个所述臭氧发生区域的灵敏度，所述灵敏度为：同一臭氧发生区域在所述预设时间段内的产量差值与功率调整步长的商，所述产量差值为：同一臭氧发生区域的当前臭氧产量和初始臭氧产量的产量差值；判断所述当前实际臭氧总产量是否大于第二预设臭氧总产量，所述第二预设臭氧总产量为：所述目标臭氧总产量与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率臭氧发生器电源的控制系统，其特征在于，包括：N个氧气流量计、N个臭氧浓度仪、N个功率计、N个臭氧电源和一个上位机，N为大于1的正整数；/n每个所述氧气流量计安装在臭氧发生器的一个臭氧发生区域的出气口上，用于采集相对应的出气口处的氧气流量，其中，所述臭氧发生器的发生室按照预设区域划分原则，划分成N个臭氧发生区域，各个所述臭氧发生区域内的臭氧放电管在电气上并联连接，各个所述臭氧发生区域之间在电气上绝缘，且各个所述臭氧发生区域的出气口彼此独立，每一个所述臭氧电源只负责一个所述臭氧发生区域的供电，且各个所述臭氧电源之间相互独立；/n每个所述臭氧浓度仪安装在所述臭氧发生器的一个臭氧发生区域的出气口上，用于采集相对应的出气口处的臭氧浓度；/n每个所述功率计安装在一个所述臭氧电源上，用于读取相对应的臭氧电源的输出功率；/n所述上位机分别与每个所述氧气流量计、每个所述臭氧浓度仪、每个所述功率计和每个所述臭氧电源连接，所述上位机用于采集每个所述臭氧电源的所述输出功率，以及每个所述臭氧发生区域的出气口处的氧气流量和臭氧浓度，根据同一个所述臭氧发生区域的氧气流量和臭氧浓度得到该臭氧发生区域的臭氧产量；当所述臭氧发生器开始工作时，设置各个所述臭氧发生区域的功率为该臭氧发生区域的最大允许功率；获取各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的初始实际臭氧总产量；判断所述初始实际臭氧总产量是否小于第一预设臭氧总产量，所述第一预设臭氧总产量为：目标臭氧总产量与允许误差的差值，所述允许误差为：实际臭氧总产量和所述目标臭氧总产量的允许误差；如果否，则设置各个所述臭氧发生区域的功率为当前功率与功率调整步长的差值；当所述臭氧发生器工作预设时间段后，获取各个所述臭氧发生区域的当前臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的当前臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的当前实际臭氧总产量；计算各个所述臭氧发生区域的灵敏度，所述灵敏度为：同一臭氧发生区域在所述预设时间段内的产量差值与功率调整步长的商，所述产量差值为：同一臭氧发生区域的当前臭氧产量和初始臭氧产量的产量差值；判断所述当前实际臭氧总产量是否大于第二预设臭氧总产量，所述第二预设臭氧总产量为：所述目标臭氧总产量与所述允许误差的和；如果是，则控制灵敏度最小的臭氧发生区域对应的臭氧电源的输出功率减小；如果否，则控制灵敏度最大的臭氧发生区域对应的臭氧电源的输出功率增加。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大功率臭氧发生器电源的控制系统，其特征在于，包括：N个氧气流量计、N个臭氧浓度仪、N个功率计、N个臭氧电源和一个上位机，N为大于1的正整数；
每个所述氧气流量计安装在臭氧发生器的一个臭氧发生区域的出气口上，用于采集相对应的出气口处的氧气流量，其中，所述臭氧发生器的发生室按照预设区域划分原则，划分成N个臭氧发生区域，各个所述臭氧发生区域内的臭氧放电管在电气上并联连接，各个所述臭氧发生区域之间在电气上绝缘，且各个所述臭氧发生区域的出气口彼此独立，每一个所述臭氧电源只负责一个所述臭氧发生区域的供电，且各个所述臭氧电源之间相互独立；
每个所述臭氧浓度仪安装在所述臭氧发生器的一个臭氧发生区域的出气口上，用于采集相对应的出气口处的臭氧浓度；
每个所述功率计安装在一个所述臭氧电源上，用于读取相对应的臭氧电源的输出功率；
所述上位机分别与每个所述氧气流量计、每个所述臭氧浓度仪、每个所述功率计和每个所述臭氧电源连接，所述上位机用于采集每个所述臭氧电源的所述输出功率，以及每个所述臭氧发生区域的出气口处的氧气流量和臭氧浓度，根据同一个所述臭氧发生区域的氧气流量和臭氧浓度得到该臭氧发生区域的臭氧产量；当所述臭氧发生器开始工作时，设置各个所述臭氧发生区域的功率为该臭氧发生区域的最大允许功率；获取各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的初始实际臭氧总产量；判断所述初始实际臭氧总产量是否小于第一预设臭氧总产量，所述第一预设臭氧总产量为：目标臭氧总产量与允许误差的差值，所述允许误差为：实际臭氧总产量和所述目标臭氧总产量的允许误差；如果否，则设置各个所述臭氧发生区域的功率为当前功率与功率调整步长的差值；当所述臭氧发生器工作预设时间段后，获取各个所述臭氧发生区域的当前臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的当前臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的当前实际臭氧总产量；计算各个所述臭氧发生区域的灵敏度，所述灵敏度为：同一臭氧发生区域在所述预设时间段内的产量差值与功率调整步长的商，所述产量差值为：同一臭氧发生区域的当前臭氧产量和初始臭氧产量的产量差值；判断所述当前实际臭氧总产量是否大于第二预设臭氧总产量，所述第二预设臭氧总产量为：所述目标臭氧总产量与所述允许误差的和；如果是，则控制灵敏度最小的臭氧发生区域对应的臭氧电源的输出功率减小；如果否，则控制灵敏度最大的臭氧发生区域对应的臭氧电源的输出功率增加。


2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述臭氧电源通过以太网或RS-485串行口与所述上位机连接。


3.一种大功率臭氧发生器电源的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1所述的控制系统中的上位机，所述控制方法包括：
当所述臭氧发生器开始工作时，设置各个所述臭氧发生区域的功率为该臭氧发生区域的最大允许功率；
获取各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量，并将各个所述臭氧发生区域的初始臭氧产量相加，计算得到所述臭氧发生器的初始实际臭氧总产量；
判...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈纪援，陈少梅，刘高斌，张原，林春源，王建春，
申请(专利权)人：福建龙净脱硫脱硝工程有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35