基于软开关技术新型臭氧电源研究

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1、第44卷第9期电力电子技术Vo1．44，No．92010年9月PowerElectronicsSeptember2010基于软开关技术的新型臭氧电源研究丁伟，孟志强(湖南大学，电气与信息工程学院，湖南长沙410082)摘要：臭氧发生器的逆变电源在运行过程中，开关器件存在着严重的开关损耗，频率越高损耗越大，严重影响了电路的工作效率和开关频率的提高。为解决这一问题，这里将一种新型的软开关拓扑结构应用于臭氧发生器。该拓扑在逆变桥与电源之间增加了～个充放电电容和两个IGBT，通过IGBT控制电源通断，使电

2、容充放电，形成软开关的条件。详细分析了电源的工作模态、动态过程以及臭氧发生器时序。可知该软开关结构能实现所有IGBT的ZVS／ZCS开通或关断。实验结果证明了分析计算的正确性。关键词：臭氧发生器；逆变电源；软开关中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000．10OX(2叭0)09～0080—03StudyofNewOzonePowerBasedonS0ft-switchingTechnologyDINGWei．MENGZhi．qiang(HummUniversity，Changsha41

3、0082，China)Abstract：Ithasaseriousswitchinglossduringtheoperationoftheozonepowerinverter，thehigherofthe~equency，andthegreateroftheloss．Theeficiencyofthecircuitandswitching~equeneyareafectedseriously．InordertOsolvethisproblem，thisarticleusesanewtypeofso

4、ft-switchingtopologyinozonegenerator．Thissoft-switchingstructureincreasesacharge-dischargecapacitorandtwoIGBTsbetweeninverterandpower，IGBTcontrolsthepowerturn—onandof，causingthecapacitorchargingordischarging，formingasoft—switchingconditions．Afteranaly

5、zingtheworkingmodes，dynamicpro—cessandtheozonegeneratordischargepower，itshowsthatthissoft-switchingarchitectureprovidesallthepowerelectron—icdevicesZVS／ZCSopenorshutdown．Theexperimentalresultsshowthecorrec~onoftheanalysisandcomputation．Keywords：ozoneg

6、enerator；inverter；soft-switchingFoundationProject：SupportedbyPlanofScienceandTechnologyDepartmentofGuangdong(No．eo912226100009)1引言单相全桥逆变电路，产生高频交流方波电压。发生管臭氧是自然界最强的氧化剂之一，其氧化能力的等效介质电容cd、等效气隙电容C和电压值等于仅次于氟，具有广谱杀菌、消毒等作用。串联谐振逆气隙击穿电压平均值的双向稳压管(压降)组成变电源是大功率臭氧发生

7、器的主要电源拓扑。能有臭氧发生管的等效电路，用于描述发生管放电过程。效提高臭氧的合成效率㈣。但臭氧产量的进一步提谐振电感L用于补偿发生管的容性等效电路。使电高依赖于臭氧发生管气隙间距的减少或电力电子器源运行于准串联谐振状态。为逆变电路供电电件开关频率的提高[31．而提高开关频率会增大开关损源，即直流母线电压。c是实现软开关的重要部件，耗和开关噪声。因此，需要用软开关技术实现开关器通过C的充放电实现全部开关器件的zVS／zCS导件的ZVS／zCS导通或关断嗍。减少由于开通和关断通或关断。VQ和VQ为

8、直流母线控制开关，在C带来的开关损耗．降低开关噪声．并减小变压器和的充放电过程中切断电源，保证软开关的实现。电感的体积。高频升压变压器HF．T变比为l：n。将，，C折算在此研究一种新的臭氧发生器电源开关拓扑圈。到次级的值用E，。，C表示，且满足：E=n，C=nC，该结构通过合理控制开关的导通时序，使所有开关=(1)。C，，的初始电压为E，一，一。元器件都工作在ZVS／ZCS开通或关断状态。将其应t．_VQ53-一用于臭氧发生器逆变电源，可提高臭氧发生器的工作频率和功率密度，达到提高