[发明专利]一种功率调节装置及其电源系统

说明书

本发明公开了一种功率调节装置及其电源系统，包括：第一信号采样器，用于实时采样臭氧发生器的臭氧浓度信号、发生器电压信号和发生器电流信号；第一控制器，与第一信号采样器连接，以计算浓度误差和第一相位差；与第一控制器依次连接的逆变电路、LLC升压电路；第一控制器根据浓度误差和第一相位差，生成第一PWM信号，以控制逆变电路输出交流电压；LLC升压电路根据交流电压谐振产生高压交变电，使得耦合至臭氧发生器的电压和电流同频同相，以消除浓度误差和所述第一相位差，实现对臭氧发生器的功率调节。本发明的功率调节装置及其电源系统能够自动调节臭氧发生器的输出功率，避免臭氧发生器与电源系统之间发生失谐。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种功率调节装置及其电源系统。

背景技术

臭氧因具备较强的氧化能力且不会产生二次污染，被广泛应用于污水处理、饮用水消毒、空气净化、晶圆氧化膜制备和半导体清洗等众多领域。

如图1所示，现有的臭氧发生装置主要有气源系统300、电源系统100、臭氧发生器200和冷却系统400组成，其中，气源系统300将空气进行干燥处理后送入臭氧发生器200，在电源系统100的作用下臭氧发生器200通过放电管放电来合成臭氧，冷却系统400则对臭氧发生器200进行冷却，避免合成的臭氧被分解。由于臭氧合成过程中臭氧的合成效率以及臭氧装置运行的稳定性与电源系统100息息相关，因此电源系统100是臭氧合成过程中的关键部件。

目前，臭氧发生装置的电源系统中的逆变电路大多采用移相电源拓扑结构，以移相全桥电路为例，如图2所示，其包括4个开关管101和4个二极管102，其中，每个开关管101的输出端与一个二极管102并联，通过移相控制器103控制全桥逆变电路的4个开关管101依次导通和断开输出交流电，并在移相全桥电路的输出端连接有变压器104，进而实现对臭氧发生器200的供电。由于臭氧发生器200在工作时的负载容抗变化较大，容易导致电源系统与臭氧发生器200失谐，使得臭氧发生器200的电流与电压之间存在较大相位差，臭氧发生器200产生较大的功率损耗。

为了减少臭氧发生器的输出损耗，现有技术中通过不断调节电源系统输出的交流电频率，使电源系统的输出的交流电频率与臭氧发生器的负载性能相匹配。而目前通常会为功率调节电路设置手动调节旋钮，工作人员通过手动调节旋钮就可以实现电源系统的脉冲频率和脉冲占空比的手动调节，进而调节移相电路的移相，从而调节电源系统输出的交流电频率。但是，因为工作人员基本根据自己的实际经验来完成调节，其调节精度低且无法进行实时调节，还是很难保证电源系统输出的交流电频率与臭氧发生器的负载性能相匹配。

发明内容

针对上述问题，本发明的一种功率调节装置及其电源系统，能够自动调节臭氧发生器的输出功率，避免臭氧发生器与电源系统之间发生失谐，使得臭氧发生器达到最大输出效率，降低臭氧发生器的功率损耗，提高功率调节装置的运行效率。

为解决上述技术问题，本发明的一种功率调节装置，包括：

第一信号采样器，用于实时采样臭氧发生器的臭氧浓度信号、发生器电压信号和发生器电流信号；

第一控制器，与所述第一信号采样器连接，以计算浓度误差和第一相位差；其中，所述浓度误差为所述臭氧浓度信号和预设的臭氧参考浓度之间的差值，所述第一相位差为所述发生器电压信号和所述发生器电流信号的相位差；

与所述第一控制器依次连接的逆变电路、LLC升压电路；其中，所述LLC升压电路与所述臭氧发生器耦合；

所述第一控制器根据所述浓度误差和所述第一相位差，生成第一PWM信号，使得所述逆变电路根据所述第一PWM信号输出交流电压，进而调节输出至所述LLC升压电路的功率；

所述LLC升压电路根据所述交流电压谐振产生高压交变电，使得耦合至所述臭氧发生器的电压和电流同频同相，以消除所述浓度误差和所述第一相位差，实现对所述臭氧发生器的功率调节。