[发明专利]基于波形可调优化的双频高压脉冲式原油脱水电源及其控制方法

权利要求书

1.一种基于波形可调优化的双频高压脉冲式原油脱水电源，包括整流滤波电路(1)、半桥式直流斩波调压电路(2)、滤波电路(3)、逆变电路(4)和变压器电路(5)依次串接在一起构成脱水电源的主电路，与脱水器(6)相接；其特征在于：所述的主电路上还接有由两大部分组成的控制电路，一是半桥式直流斩波调压电路(2)的控制部分，它是由采样电路(7)、过流保护电路(9)、PWM控制电路(10)、保护电路(11)和驱动电路(12)组成，半桥式直流斩波调压电路(2)上接有驱动电路(12)和保护电路(11)，驱动电路(12)和保护电路(11)也相接，驱动电路(12)上又接有PWM控制电路(10)，滤波电路(3)和PWM控制电路(10)之间又接有采样电路(7)和过流保护电路(9)；二是逆变电路(4)的控制部分，它是由采样电路(7)、防偏磁电路(8)、PWM控制电路(10)、保护电路(11)和驱动电路(12)组成，逆变电路(4)上接有驱动电路(12)和保护电路(11)，驱动电路(12)和保护电路(11)也相接，驱动电路(12)上又接有PWM控制电路(10)，变压器电路(5)和PWM控制电路(10)之间又接有采样电路(7)和防偏磁电路(8)；通过与脱水器(6)相连的传感器采样电路(7)采样出原油脱水器内的原油含水率的变化情况，将这个变化的值转变成电压信号，送往控制器(13)，通过对一个周期内前后两个采样值的比较，控制器(13)分别控制的半桥式直流斩波调压电路(2)的控制部分的PWM控制电路(10)和逆变电路(4)的控制部分的PWM控制电路(10)输出PWM驱动信号占空比的大小，控制开关器件的导通，从而改变输出电压的最大值VH、最小值VL、脉宽比D、基频频率F1和逆变频率F2的大小。

2.根据权利要求1所述的双频高压脉冲式原油脱水电源，其特征在于：所述的最后输出的电压波形为双频率和双电压，即由两个极限电压值和两个频率值和一个优选基波波形决定的输出信号；电源输出电压的最小值是使水滴直径最大化的电压；输出电压的最大值是使最小液滴破乳的电压；频率分基频F1和逆变频率F2，这两个频率主要取决于液滴带电与放电的速度、Stokes直径液滴固有的振荡频率；基波波形是通过控制器处理，可以输出数学上的任何一种基波波形，这些基波波形包括对数、指数、正弦、正方形、锯齿形、梯形等；另外，控制器(13)还可以改变这些基波波形的倾角，从而改变曲线上行和下行的速度。

3.根据权利要求1所述的双频高压脉冲式原油脱水电源，其特征在于：所述的半桥式直流斩波调压电路(2)的PWM控制电路(10)采用固定频率脉宽调制芯片TL494，控制器(13)产生控制信号，送到TL494自带的电压取样放大器中，控制TL494的FEEDBACK(引脚3)的偏置参考电压，使其与载波信号相比较生成PWM信号，宽度变化的窄脉冲作为驱动信号，从而控制电源输出电压的基波波形和基频F1；载波是由TL494内部振荡器产生，5脚，6脚为振荡输入端，外接阻容器件可产生载波频率为F2＝1.1/Rt.Ct的锯齿波信号。

4.根据权利要求1所述的双频高压脉冲式原油脱水电源，其特征在于：所述的过流保护电路(9)利用串联半桥式直流斩波调压电路(2)和滤波电路(3)之间的分流器输出的电流，经过放大，反馈PWM控制电路(10)中TL494的15脚和16脚，正常情况下，15脚电平高于16脚电平；TL494内部的控制放大器输出低电平，不影响驱动输出端的脉宽；当电源一次侧任一端短路过流时，检测电阻上的压降增至极限值，此时15脚电平低于16脚电平，控制放大器输出高电平，封锁驱动脉冲的输出，从而使TL494组件输出脉冲的宽度为零，整个电源将立即停止工作，这样就达到了短路过流保护的目的。

5.根据权利要求1所述的双频高压脉冲式原油脱水电源，其特征在于：所述的逆变电路(4)的控制部分PWM控制电路(10)采用PWM专用集成芯片SG3525完成脉宽调制信号的功能；SG3525输出两路导通相位角相差180°的控制信号，经过驱动电路，控制逆变电路的大功率IGBT的S1和S4，S2和S3交替导通；通过改变SG3525内部PWM比较器和T触发器的死区来控制脉宽时间，使电源逆变部分的脉宽比在10％-90％可调。