高功率脉冲电源

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1、高功率脉冲电源一．概述所谓高功率并不是指电源的输出功率大，而是指将低功率存贮压缩后，在瞬间释放出大能量脉冲。该项技术主要是用在具有激发性质的负载上，用以在瞬间获得更高的激发效果。由于功率在存储期间不消耗能量，因此电源效率得到大大增强，电能利用率比传统电源高1个甚至几个量级，负载上几乎不会产生热量损耗。由于实现原理复杂，对原器件要求苛刻等原因，目前国内几乎没有商业化产品，只限在大功率微波源、激光器、电磁轨道炮、电子对撞机等军事科技领域。但小型化产品已经开始出现在相关院校和各种实验室中。我们就是在这种情况下开发出类似功能的实用化脉冲电源。所谓类似是因为我们采用的是前级压缩

2、技术，用压缩后的脉冲驱动功率元件，比直接末级压缩仍有一定的差距，因为末级压缩技术需要更高地研发成本。还有就是我们针对的应用对象不具备那样高的价值。当然与传统电源相比它仍然具有很高的效率，各项指标超过1倍以上。仍属于高功率电源范畴。二．电路组成1、处理器微处理器是采用意法半导体（ST）公司生产的STM32F系列Cortex-M3内核的32位产品。处理器主用来产生基准时钟频率和各种信号的采集和运算。根据采集到的各种包括键盘输入、运行中的电压、电流、频率、占空比、主元件运行中的温度等信号，判断电源的工作状态，根据运算结果指挥整个电路完成保护、跟踪调整等工作，并将结果显示在控

3、制面板上。2、控制电路控制电路通过两个控制面板完成对电源的控制和参数读取。主控制面板包括5个按键，分别是占空比+、占空比-、频率+、频率-和频率位选择。分别用来调整占空比和频率，其中频率位选择是用来选择调整个位、十位、百位、千位或万位的哪一位来调整，以节约调整时间。副控制面板包括上下两个翻页，分别用来翻阅运行中的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率等运行参数。3、显示电路显示电路通过2个显示面板来显示运行中的参数。主显示面板用来显示运行频率和占空比、副显示面板用来显示运行中的电气参数。4、整流电路整流电路是由大功率半导体整流模块组成，把三相交流电变换成直流电，并由

4、电力滤波电容进行滤波，以保证功率输出电路正常工作。5、脉冲压缩电路脉冲压缩电路是采用微分电路对从CPU经过分频后得到的脉冲信号进行压缩整形，得到理想的信号前沿，保证信号质量。6、驱动电路驱动电路是采用瑞士CONCEPT公司原装进口2SD315AI专用IGBT驱动模块。适用于1200V和1700V耐压的IGBT，具有短路保护和过电流保护，具有极高的可靠性和长使用寿命。能适用恶劣的工作环境。7、功率输出电路功率输出电路采用德国Infineon公司生产的IGBT模块组成桥式逆变电路，将整流电路得到的直流电转换成具有频率和占空比可调的高功率脉冲，输出到脉冲变压器或直接作用在负

5、载上。8、通讯电路通讯电路采用485通讯模块，可以直接和电脑进行通信，也可以通过发射模块经过移动或网通网络直接与手机通信，用来适时读取电源工作信息和所授权操作。三．应用1、臭氧发生器1.1.臭氧的产生臭氧是氧的同素异形体，是氧气分子吸收能量后被激发为原子状态，再由原子状态还原为氧气过程中产生的一种过度产物，随着时间的推移它最终还要还原为氧气。如果激发一直存在，它就会一直存在着产生-还原这个不断重复的过程，最后达到平衡状态。这个过程所产生的氧气、臭氧以及空气中的其它气体混合体称任臭氧氧化气体。简称臭氧。大气层中的臭氧是空气中的氧气吸收太阳紫外线能量而激发产生，而臭氧发生

6、器通常是用高能量电场来激发空气中的氧气来产生臭氧。1.2臭氧发生器基本原理空气或氧气有预地经过一个人为产生的高压电场，氧气在这里获得足够的能量被激发，就发生了上述“产生-还原”的过程，于是臭氧就被源源不断产生出来。无论是空气还是氧气，最后形成的臭氧化气体都不是纯臭氧，而是一种混合体。因此控制臭氧产生和还原的过程是臭氧发生器效率的关键环节，也是掌控臭氧产生技术的关键所在。各臭氧发生器制造商生产臭氧发生器的水平高低，往往就是对这个关键技术掌控程度的具体体现。1.3影响臭氧产生因素臭氧产生的过程是氧分子和氧原子结合的过程，氧分子可以被源源不断地送到臭氧发生器中，量非常大，因

7、此产生臭氧的决定因素是氧原子的数量。氧分子吸收能量后就会发生离解现象，氧分子会分裂成为氧原子，这个过程可以用e+O2—O+O来表示。其中e表示氧分子吸收的能量，称为氧气的离解能。实验结果显示e=6eV。如果氧原子继续吸收能量，当e大于8.4eV，就会产生电离，失去电子成为离子态，失去氧原子的性质。由此可见当氧分子吸收能量小于6eV，不会发生离解现象，出现不了氧原子，我们是在一台设计产量为150g/h的传统臭氧发生器上进行的试验，这台臭氧发生器采用直径50mm的石英管作为介质材料，电极是用直径38mm的304不锈钢圆管，电极长度为1100mm，共7个放