短路时恒流的高压脉冲电源制造技术

一种短路时恒流的高压脉冲电源，其由降压与限流电路、主回路直流电源、脉冲单元直流电源、脉冲发生器、高压包、场效应管、绝缘瓷接头、等离子体发生器的正电极、接大地的负电极组成。本实用新型专利技术由于在AC220V电源输入端设有具有短路限流功能的“降压与限流电路”、在主回路和脉冲单元中分别设有执行负反馈步骤的反馈电路，因此，允许输出端的高压无限期的短路，并且，高压短路时的短路电流值为系统中的器件所能承受的恒流值。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及等离子体
，尤其涉及一种等离子体设备用的“短路时恒流的高压脉冲电源”。
技术介绍
因为具有快速、高效、节能的优点，所以，等离子体设备在环保领域特别是在处理工业废气方面有着广泛的应用。所述的用于处理工业废气的等离子体设备的核心部件_高压脉冲电源的结构如图1，图中101为直流电源、102为脉冲电源主回路及脉冲发生单元(以下简称脉冲源)、T 为脉冲变压器、D为高压硅堆(以下将T和D合称为高压包)、10为绝缘瓷接头、A为等离子体发生器的正电极、K为接大地的负电极。当所述的等离子体设备正常工作时，正电极A和负电极K之间的脉冲电压U在 50-100KV的范围内，正电极A和负电极K之间的空间产生电晕放电(图中用两束扇形箭头表示)，放电电流为脉冲电流I。等离子体设备正常工作一段时间后，绝缘瓷接头10上难免会沾染由废气携带的雾汽、灰尘等物质，这些物质对于50-100KV的脉冲高压U来说就是“良导体”！脉冲高压U 不再通过A与K之间的空间电晕放电，而是通过绝缘瓷接头10直接“短路”到地。这种“短路”的过程-直持续到绝缘瓷接头10上沾染的这些物质被脉冲能量烧毁、脱落、绝缘瓷接头重新恢复高压绝缘性能为止。这个过程称为绝缘瓷接头的“自洁”过程，对等离子体设备来说，这是必要的过程，否则其将无法持续工作。在所述的“自洁”过程中，图1中的脉冲高压U近似短路，反映到脉冲源102的输入端的等效现象为A、B间的输入阻抗Rab很小、直流电源101输出的电流I1极大。在此情况下，对所述的直流电源101的选择带来了难题1、若选择工频变压器降压、整流、滤波的方案，如果所选的工频变压器容量小，在绝缘瓷接头10短路自洁时，其将过载烧毁；若所选的工频变压器容量大，在绝缘瓷接头10 短路自洁时，其可以安然无恙，但所述的高压包的线圈和高压硅堆等器件将因短路时的电流I过大而烧毁。2、若选择开关稳压电源，容量小且无过流保护功能的，在绝缘瓷接头10短路自洁时，其将过载烧毁；容量小但有过流保护功能的，其将“过流保护，，而无电流输出，其安然无恙了，但绝缘瓷接头10短路自洁的功能就无法实现了 ；若选择容量大的开关稳压电源，在绝缘瓷接头10短路自洁时，其可以安然无恙，但所述的高压包的线圈和高压硅堆等器件将因短路时的电流I过大而烧毁。综上所述，等离子体设备的放电电流I应具有图2所表示的性能即在t = 0到 t =、等离子体设备正常工作的时间内，其值为正电极A和负电极K之间的电晕放电电流 I01 ；在绝缘瓷接头10短路自洁的t =、到t = t2这段时间内，其值为恒流Itl2，而且应是高压包等器件所能承受的相应的Io2。现有的工频变压器降压、整流、滤波的电源或开关稳压电源均无可满足放电电流I 所要求的相应类型。现有的高压脉冲电源更无可满足放电电流I所要求的“短路时恒流的高压脉冲电源”。综上所述，允许输出的高压短路、短路时恒流输出的高压脉冲电源，既是等离子体设备急需的核心部件，也是亟待解决的技术课题。另外，处理大流量(例如40000m3/h)的工业废气用的等离子体设备需用一百多块这种“短路时恒流的高压脉冲电源”，因此，这些“短路时恒流的高压脉冲电源”必须体积小、重量轻、造价低，才有实用意义。
技术实现思路
本技术的目的就是弥补现有技术的不足，设计一种可以实现绝缘瓷接头短路自洁并且体积小、重量轻、造价低的等离子体设备用的“短路时恒流的高压脉冲电源”。本技术实现上述目的技术方案为一种短路时恒流的高压脉冲电源，其由降压与限流电路、主回路直流电源、脉冲单元直流电源、脉冲发生器、高压包T、场效应管FET、 绝缘瓷接头10、等离子体发生器的正电极A、接大地的负电极K组成；AC220V(或AC380V、 AC110V)输入的1端接主回路直流电源及脉冲单元直流电源、另一端2端接降压与限流电路，降压与限流电路的输出端接主回路直流电源及脉冲单元直流电源，主回路直流电源的输出端接高压包T的初级线圈的一端，高压包T的初级线圈的另一端接场效应管FET的漏极D，高压包T输出的脉冲高压U的正端接等离子体发生器的正电极A，负端接负电极K ；脉冲单元直流电源的输出端接脉冲发生器，脉冲发生器的输出端接场效应管FET的栅极G ；所述的主回路直流电源、脉冲单元直流电源、脉冲发生器、场效应管FET的源极S均接电路板地。为了简便叙述，下面简称本技术为“系统”。本技术的工作原理为AC220V经降压与限流电路降压后的交流电压Utl分为二路一路输入主回路、另一路输入脉冲单元。所述的主回路由主回路直流电源、高压包T的初级线圈、作开关管用的场效应管 FET组成。输入的交流电压Utl经主回路直流电源电路整流、滤波后，为主回路提供直流电压 U1。所述的脉冲单元由脉冲单元直流电源、脉冲发生器组成。输入的交流电压Utl经脉冲单元直流电源再次降压和整流、滤波、稳压后，为脉冲发生器提供直流电压U2。脉冲发生器产生重复频率为4 30KHz (可调)、电压幅度为U3的脉冲串，施加在场效应管FET的栅极G与源极S之间。当脉冲到来时，场效应管FET的漏极D与源极S之间的沟道导通，主回路的电流Id流通，高压包产生脉冲高压U ；当脉冲结束时，场效应管FET 的漏极D与源极S之间的沟道阻断，主回路的电流Id = 0，脉冲高压U = 0。如此周而复始， 可不断地为系统提供脉冲高压U。当等离子体设备正常工作时，在所述的脉冲高压U的驱动下，正电极A与负电极K 之间电晕放电的脉冲电流为I ；当等离子体设备的绝缘瓷接头10短路自洁时，脉冲电流I 将上升为I短路，显尔易见I短路>> I为了实现以下两个目的1、系统能保证绝缘瓷接头10实行短路自洁；2、尽量减小绝缘瓷接头10短路自洁时的脉冲电流Iss，以免因Iss过大而损坏相关器件例如高压包等，本技术还采取了以下的技术措施1、采用具有短路限流功能的“降压与限流电路”取代图1中的直流电源101。优选地所述的降压与限流电路采用R、C降压方案，即采用无极性电容降压、限流的方法。2、系统在主回路和脉冲单元中分别设有执行负反馈步骤的反馈电路，箝制了绝缘瓷接头10短路自洁时的脉冲电流I _的值。本技术由于合理地设计了系统电路、并采取了以上的技术措施，因此实现了 “保证绝缘瓷接头10实行短路自洁”即“允许输出端的高压短路”、“绝缘瓷接头10短路自洁时的电流I 系统中的器件所能承受的恒流值”即“短路时恒流输出”两个目的。应用本技术，可以取得以下的有益效果1、解决了高压脉冲电源所遇到的“允许输出的高压短路”、“短路时恒流输出”的亟待解决的技术课题。2、前面所述的具有短路限流功能的“降压与限流电路”的造价仅10元左右，本技术用此“降压与限流电路”取代了原用的价值超百元的工频变压器或开关稳压电源。对处理大流量(例如40000m3/h)的工业废气用的等离子体设备来说，仅此项就可节省成本上万元。并且，应用本技术后，等离子体设备的体积减小、重量减轻，还可进一步降低制造和安装的成本。3、变压器降压、整流、滤波的电源或开关稳压电源均不可避免地消耗掉部份电能， 前者存在铜损、铁损，使其发热耗能；后者的一对加有散热器的升频振荡管也发热耗能。而本技术的“降压与限流电路”所采本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种短路时恒流的高压脉冲电源，其由降压与限流电路（２０１）、主回路直流电源（２０２）、脉冲单元直流电源（２０３）、脉冲发生器（２０４）、高压包（Ｔ）、场效应管（ＦＥＴ）、绝缘瓷接头（１０）、等离子体发生器的正电极（Ａ）、接大地的负电极（Ｋ）组成；其特征是：ＡＣ２２０Ｖ输入的１端接主回路直流电源（２０２）及脉冲单元直流电源（２０３）、另一端２端接降压与限流电路（２０１），降压与限流电路（２０１）的输出端接主回路直流电源（２０２）及脉冲单元直流电源（２０３），主回路直流电源（２０２）的输出端接高压包（Ｔ）的初级线圈的一端，高压包（Ｔ）的初级线圈的另一端接场效应管（ＦＥＴ）的漏极Ｄ，高压包（Ｔ）输出的脉冲高压Ｕ的正端接离子体发生器的正电极（Ａ），负端接负电极（Ｋ）；脉冲单元直流电源（２０３）的输出端接脉冲发生器（２０４），脉冲发生器（２０４）的输出端接场效应管（ＦＥＴ）的栅极Ｇ；所述的主回路直流电源（２０２）、脉冲单元直流电源（２０３）、脉冲发生器（２０４）、场效应管（ＦＥＴ）的源极Ｓ均接电路板地。

【技术特征摘要】
1.一种短路时恒流的高压脉冲电源，其由降压与限流电路(201)、主回路直流电源(202)、脉冲单元直流电源(203)、脉冲发生器(204)、高压包⑴、场效应管(FET)、绝缘瓷接头(10)、等离子体发生器的正电极(A)、接大地的负电极(K)组成；其特征是AC220V输入的1端接主回路直流电源(202)及脉冲单元直流电源(203)、另一端2端接降压与限流电路(201)，降压与限流电路(201)的输出端接主回路直流电源(202)及脉冲单元直流电源(203)，主回路直流电源(202)的输出端接高压包(T)的初级线圈的一端，高压包(T)的初级线圈的另一端接场效应管(FET)的漏极D，高压包(T)输出的脉冲高压U的正端接离子体发生器的正电极(A)，负端接负电极(K)；脉冲单元直流电源(203)的输出端接脉冲发生器(204)，脉冲发生器(204)的输出端接场效应管(FET)的栅极G ；所述的主回路直流电源 (202)、脉冲单元直流电源(203)、脉冲发生器(204)、场效应管(FET)的源极S均接电路板地。2.如权利要求1所述的短路时恒流的高压脉冲电源，其特征在于AC220V经降压与限流电路(201)降压后的交流电压(Utl)分为二路一路输入主回路、另一路输入脉冲单元；所述的主回路由主回路直流电源(202)、高压包(T)的初级线圈、场效应管(FET)组成；所述的脉冲单元由脉冲单元直流电源(203)、脉冲发生器(204)组成。3.如权利要求1所述的短路时恒流的高压脉冲电源，其特征在于降压电容(Ctl)及其放电电阻(Rtl)组成了降压与限流电路(201)，并且，所述的降压电容(Ctl)与所述的放电电阻(Rtl)并联后，一端与AC220V输入端的2端连接，另一端与主回路直流电源(202)及脉冲单元直流电源(203)连接。4.如权利要求1所述的短路时恒流的高压脉冲电源，其特征在于第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)，第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管 (D7)、第八二极管(D8)，第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)，稳压二极管(DW)组成了脉冲单元直流电源(203)；其中第二电阻(R2)与第四电容(C4)并联、第一电阻(Rl) 与第五电容(C5)并联组成了对称的降压电路；...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪孟金，朱亮，李玮，孙浙胜，
申请(专利权)人：宁波市镇海华泰电器厂，
类型：实用新型
国别省市：97