一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路的制作方法
【專利摘要】一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，涉及一種高壓方波脈沖供電電路。本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有高壓方波脈沖電源在發(fā)生短路或擊穿時(shí)產(chǎn)生過流現(xiàn)象而損壞元件，且波形易失真、功率損耗大的問題。本實(shí)用新型所述的一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，通過整流得到直流電流，該直流電流由功率開關(guān)控制，當(dāng)功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，每相電壓均施加在了限流電感上，電路中流通的電流為固定值，當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路或擊穿時(shí)，短路電流仍為該固定值，使由于過大短路電流造成的電路元件損壞率降低了100%；本實(shí)用新型輸出波形不會(huì)失真，同時(shí)減少了電器元件，電源側(cè)的無功功率降低了100%。本實(shí)用新型適用于在脈沖電場滅菌技術(shù)中進(jìn)行滅菌工作。
【專利說明】—種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高壓方波脈沖供電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有脈沖電源是利用升壓變壓器將工頻交流電壓升壓到一定幅值，整流后通過儲(chǔ)能器件儲(chǔ)存電能，并通過開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，將大量能量瞬間釋放，形成具有一定幅值、頻率和脈寬的脈沖高壓。高壓方波脈沖電源用于脈沖電場滅菌技術(shù)中，當(dāng)細(xì)菌在高壓脈沖的作用下，會(huì)使細(xì)菌的細(xì)胞膜上的磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)暫時(shí)變得不穩(wěn)定，在外部脈沖電場的作用下會(huì)使細(xì)菌的細(xì)胞膜壓縮，形成小孔，使得細(xì)胞膜通透性增加，外部小分子如水分子會(huì)通過小孔進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，致使細(xì)胞的體積膨脹，隨著作用時(shí)間的增加，細(xì)胞的體積越來越大，最終導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂，內(nèi)容物外泄，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。
[0003]米用絕緣柵雙極型晶體管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),配合脈沖升壓變壓器的高壓脈沖電源的工作過程為:交流220V電源供給升壓變壓器，升壓變壓器升壓后經(jīng)整流橋變成直流電壓，直流高壓給儲(chǔ)能電容器C充電，由復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD (Complex Programmable Logic Device)來產(chǎn)生脈沖觸發(fā)信號(hào)后經(jīng)絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)，如圖1所示。然而現(xiàn)有高壓方波脈沖電源一旦電源負(fù)載部分發(fā)生短路或擊穿，電路中將產(chǎn)生較大短路電流，由于整個(gè)電源缺少限流保護(hù)電路，短路電流致使功率開關(guān)器件損壞，因此該電源可靠性不高；在波形傳輸時(shí)，由于存在升壓變壓器和脈沖升壓變壓器，因此會(huì)導(dǎo)致波形失真；該種高壓方波脈沖電源需要初級(jí)能源側(cè)提供較高功率用于升壓。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有高壓方波脈沖電源在發(fā)生短路或擊穿時(shí)產(chǎn)生過流現(xiàn)象而損壞元件，且波形易失真、功率損耗大的問題，現(xiàn)提供一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路。
[0005]—種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，它包括:第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第一電感、第二電感、第三電感、第四電感、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管、功率開關(guān)和阻抗；
[0006]第一電容的一端與第一電感的一端同時(shí)作為三相電源的第一接口，第二電容的一端與第二電感的一端同時(shí)作為三相電源的第二接口，第三電容的一端與第三電感的一端同時(shí)作為三相電源的第三接口；
[0007]第一電容的另一端、第二電容的另一端和第三電容的另一端同時(shí)接地；
[0008]第一電感的另一端同時(shí)連接第一二極管的負(fù)極和第四二極管的正極，第二電感的另一端同時(shí)連接第二二極管的負(fù)極和第五二極管的正極，第三電感的另一端同時(shí)連接第三二極管的負(fù)極和第六二極管的正極；
[0009]第四二極管的負(fù)極、第五二極管的負(fù)極、第六二極管的負(fù)極、第四電容的一端、功率開關(guān)的發(fā)射極和阻抗的一端同時(shí)接地；[0010]第一二極管的正極、第二二極管的正極、第三二極管的正極和第四電容的另一端同時(shí)連接第四電感的一端；
[0011]第四電感的另一端和功率開關(guān)的集電極同時(shí)連接阻抗的另一端；
[0012]阻抗用于承載待滅菌介質(zhì)，還用于對(duì)待滅菌介質(zhì)施加脈沖電壓。
[0013]所述第四電感的電感值為500mh。
[0014]所述阻抗的阻值為50 Ω。
[0015]本實(shí)用新型所述的一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，通過整流得到直流電流，該直流電流由功率開關(guān)控制，當(dāng)功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，整個(gè)電路中，每相電壓均施加在了限流電感上，電路中流通的電流為固定值，當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路或擊穿時(shí)，短路電流仍為該固定值，使由于過大短路電流造成的電路元件損壞率降低了 100%，并且能夠根據(jù)接入的阻抗的大小調(diào)節(jié)電源輸出的高壓幅值；本實(shí)用新型所述的高壓方波脈沖電源中不需要使用變壓器，輸出波形不會(huì)失真，同時(shí)減少了電器元件，使結(jié)構(gòu)簡化；由于電源電路中的電容對(duì)電感產(chǎn)生的感性電流進(jìn)行補(bǔ)償，因此使電源側(cè)的無功功率降低了 100%。本實(shí)用新型所述的一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，適用于在脈沖電場滅菌技術(shù)中進(jìn)行滅菌工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有的一種高壓方波脈沖電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2的虛線框內(nèi)為一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D2具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，它包括:第一電容11、第二電容12、第三電容13、第四電容14、第一電感21、第二電感22、第三電感23、第四電感24、第一二極管31、第二二極管32、第三二極管33、第四二極管34、第五二極管35、第六二極管36、功率開關(guān)4和阻抗5 ；
[0019]第一電容11的一端與第一電感21的一端同時(shí)作為三相電源的第一接口，第二電容12的一端與第二電感22的一端同時(shí)作為三相電源的第二接口，第三電容13的一端與第三電感23的一端同時(shí)作為三相電源的第三接口 ；
[0020]第一電容11的另一端、第二電容12的另一端和第三電容13的另一端同時(shí)接地；
[0021]第一電感21的另一端同時(shí)連接第一二極管31的負(fù)極和第四二極管34的正極，第二電感22的另一端同時(shí)連接第二二極管32的負(fù)極和第五二極管35的正極，第三電感23的另一端同時(shí)連接第三二極管33的負(fù)極和第六二極管36的正極；
[0022]第四二極管34的負(fù)極、第五二極管35的負(fù)極、第六二極管36的負(fù)極、第四電容14的一端、功率開關(guān)4的發(fā)射極和阻抗5的一端同時(shí)接地；
[0023]第一二極管31的正極、第二二極管32的正極、第三二極管33的正極和第四電容14的另一端同時(shí)連接第四電感24的一端；
[0024]第四電感24的另一端和功率開關(guān)4的集電極同時(shí)連接阻抗5的另一端；
[0025]阻抗5用于承載待滅菌介質(zhì)，還用于對(duì)待滅菌介質(zhì)施加脈沖電壓。[0026]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述第四電感24的電感值為500mho
[0027]第四電感24的取值越大，得到的脈沖電壓波形效果越好。
[0028]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或二所述的一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述阻抗5的阻值為50Ω。
[0029]當(dāng)阻抗5等效電阻為50 Ω時(shí)，負(fù)載上能夠產(chǎn)生7.5KV的脈沖電壓；改變阻抗5的等效電阻，阻抗5上產(chǎn)生的脈沖電壓幅值也相應(yīng)發(fā)生改變。
[0030]容I第一電容11、第二電容12和第三電容13分別用于補(bǔ)償?shù)谝浑姼?1、第二電感22和第三電感23產(chǎn)生的感性電流，補(bǔ)償電容降低了初級(jí)能源的無功功率。
[0031]第一電感21、第二電感22和第三電感23用于限流，第一電感21、第二電感22和第三電感23的電感值決定了在主電路中產(chǎn)生工作電流的幅值。
[0032]三相感性電流經(jīng)過各個(gè)二極管整流及第四電容14濾波后變成直流電流，該直流電流通過感2第四電感24，并經(jīng)過功率開關(guān)4形成回路。
[0033]阻抗5與功率開關(guān)4并聯(lián)。
[0034]功率開關(guān)4閉合的時(shí)間相對(duì)于斷開的時(shí)間長，當(dāng)功率開關(guān)4閉合時(shí)，三相電源通過第一電感21 、第二電感22、第三電感23、容I第一電容11、第二電容12、第三電容13、所有二極管、感2第四電感24和功率開關(guān)4形成回路。當(dāng)功率開關(guān)4斷開時(shí)，由于感2第四電感24的存在，電路中的電流不能立即減小為零，電路中電流進(jìn)行換路,直流電流通過阻抗5與三相電源形成回路。由于功率開關(guān)4的斷開時(shí)間相對(duì)閉合的時(shí)間短，且功率開關(guān)4的導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)小于阻抗5，當(dāng)功率開關(guān)4再次導(dǎo)通時(shí)，功率開關(guān)4將阻抗5短路，換流過程結(jié)束。因此流過阻抗5的電流為脈沖電流，該脈沖電流在阻抗5上形成脈沖電壓。該脈沖電壓即為一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路所輸出的電壓。阻抗內(nèi)部的待滅菌介質(zhì)在該高壓脈沖的作用下實(shí)現(xiàn)滅菌。
[0035]A相電源流出的感性電流為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，其特征在于，它包括:第一電容(11)、第二電容(12)、第三電容(13)、第四電容(14)、第一電感(21)、第二電感(22)、第三電感(23)、第四電感(24)、第一二極管(31)、第二二極管(32)、第三二極管(33)、第四二極管(34)、第五二極管(35)、第六二極管(36)、功率開關(guān)(4)和阻抗(5)； 第一電容(11)的一端與第一電感(21)的一端同時(shí)作為三相電源的第一接口，第二電容(12)的一端與第二電感(22)的一端同時(shí)作為三相電源的第二接口，第三電容(13)的一端與第三電感(23)的一端同時(shí)作為三相電源的第三接口 ； 第一電容(11)的另一端、第二電容(12)的另一端和第三電容(13)的另一端同時(shí)接地；第一電感(21)的另一端同時(shí)連接第一二極管(31)的負(fù)極和第四二極管(34)的正極，第二電感(22)的另一端同時(shí)連接第二二極管(32)的負(fù)極和第五二極管(35)的正極，第三電感(23)的另一端同時(shí)連接第三二極管(33)的負(fù)極和第六二極管(36)的正極； 第四二極管(34)的負(fù)極、第五二極管(35)的負(fù)極、第六二極管(36)的負(fù)極、第四電容(14)的一端、功率開關(guān)(4)的發(fā)射極和阻抗(5)的一端同時(shí)接地； 第一二極管(31)的正極、第二二極管(32)的正極、第三二極管(33)的正極和第四電容(14)的另一端同時(shí)連接第四電感(24)的一端； 第四電感(24)的另一端和功率開關(guān)(4)的集電極同時(shí)連接阻抗(5)的另一端； 阻抗(5 )用于承載待滅菌介質(zhì)，還用于對(duì)待滅菌介質(zhì)施加脈沖電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，其特征在于，所述第四電感(24)的電感值為500mh。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于脈沖電場滅菌的高壓方波脈沖供電電路，其特征在于，所述阻抗(5)的阻值為50 Ω。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK203522569SQ201320735362
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】魏新勞, 李玉龍 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)