[發明專利]可設定輸出電壓波形以及波動區域的直流高壓電源實現方法及裝置

有效

• 申請號: 201310415032.3
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103441685A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 侯豪情;陳小平;王琦;呂曉義;何平
• 申請（專利權）人: 江西先材納米纖維科技有限公司
• 主分類號: H02M3/44
• 分類號: H02M3/44
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司 11230
• 代理人: 杜澄心;張亞軍

技術領域

本發明涉及一種高壓電源。特別是涉及一種可設定輸出電壓波形以及波動區域的直流高壓電源。

背景技術

近幾年來，高壓電源在醫療、化工、靜電紡絲、科學實驗中得到廣泛應用。目前，所應用的高壓電源，沒有一款具有可設定輸出電壓波動區域、波動周期的功能。在從事高壓靜電紡絲的生產領域中，需要一款可設定輸出電壓波形以及波動區域的直流高壓電源，該電源輸出電壓波形可為梯形波、三角波，也可以穩壓、穩流輸出；可設定其輸出電壓的波動區域、波動周期；可設定電源輸出高壓峰值持續時間T_1，與高壓谷值持續T_2，，T₁與T₂可相同或不同。為此，滿足上述領域對高壓電源的更高要求，提升高壓電源的性能是非常必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種輸出設定電壓波形以及波動區域的直流高壓電源，以解決在高壓靜電紡絲、醫療、化工，以及需要電壓在設定區域作周期變化的科學實驗等領域，對電源進行可設定輸出電壓波形以及波動區域的技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種可設定輸出電壓波形以及波動區域的直流高壓電源實現方法，其步驟如下：

1）、控制信號由一個A路的波動幅度、波動周期、占空比可調的周期變化的電壓信號和一個B路的0-10V可調的直流電壓疊加而成；疊加得到的控制信號CVKZ為周期性信號，是波動幅度、波動周期、占空比可調的電壓信號；

2）、用控制信號CVKZ控制PWM脈寬幅度調制器，使PWM脈寬幅度調制器輸出電壓的占空比隨控制信號CVKZ作周期變化；

3）、用該PWM脈寬幅度調制器的輸出，作該高壓電源的激勵器的輸入信號，使其輸出電壓幅度、周期隨控制信號CVKZ的變化周期做周期變化；

4）、通過調節A路的周期變化的電壓信號的波動幅度、波動周期、占空比，和B路的0-10V直流電壓的大小，就可以設定該電源輸出電壓的波動區域、波動周期和波的形狀。

所述的A路、B路信號可以單獨控制電源輸出電壓。

所述的A路周期變化的控制信號是幅度、周期、占空比可調的矩形波信號，它也可以是幅度、周期、占空比可調的方波信號。若只要控制電源輸出電壓的波動幅度，也可以用幅度可調，周期變化的三角波、正弦波信號作為A路控制信號。

用輸出電壓占空比作周期變化的PWM脈寬幅度調制器，作高壓電源的激勵器，通過調節控制信號，可以設定該高壓電源輸出電壓的波形以及波動區域；波形可以是梯形波或三角波形；當A路控制信號為零時，電源可輸出穩定電壓或穩定電流。

一種可設定輸出電壓波形以及波動區域的直流高壓電源裝置，由電源供電電路、電源輸出電壓控制信號電路、限壓穩壓與限流穩流高壓開關控制電路、PWM脈寬調制電路和倍壓整流電路和電源輸出電壓、電流采樣電路組成；所述電源輸出電壓控制信號電路包括產生電壓幅度、占空比、周期可調的A路控制信號和0-10V可調的直流電壓B路控制信號，其中A路控制信號由波形發生器電路和運算放大電路組成，B路控制信號由直流電源端、運算放大跟隨器組成，A、B路控制器的輸出與運算疊加電路連接，實現A路和B路信號的線性疊；所述限壓穩壓與限流穩流高壓開關控制電路包括限壓穩壓電路、限流穩流電路和高壓開關控制電路；限壓穩壓電路具有一個電壓反饋端，該限壓穩壓電路包括電壓反饋運放電路、電壓反饋RC積分電路，所述電壓反饋RC積分電路的第一個輸入端接所述運算疊加電路輸出端，第二個輸入端通過所述電壓反饋運放電路接電壓反饋端；所述限流穩流電路具有一個電流反饋端，該限流穩流電路包括電流反饋運放及反相器電路、電流反饋RC積分電路，所述電流反饋RC積分電路的第一輸入端接電流信號比較端，第二個輸入端通過電流反饋運放及反相器電路接電流反饋端；所述電壓反饋RC積分電路和電流反饋RC積分電路的輸出端通過門電路與PWM脈寬幅度調制器的控制信號輸入端連接；所述高壓開關控制電路由繼電器選擇其輸出正或負電壓信號，其輸出端分別與PWM脈寬幅度調制器的關閉控制端、限壓穩壓電路的第一個輸入端連接；所述PWM脈寬幅度調制器在電源控制信號、限壓穩壓控制電路和限流穩流控制電路和高壓開關電路的控制下，通過PWM驅動電路與倍壓整流電路連接；倍壓整流電路具有一個輸出電壓反饋端、一個輸出電流反饋端和一個電源輸出電壓檢測口，其中輸出電壓、輸出電流采樣電路的輸出電壓反饋端、輸出電流反饋端分別與限壓穩壓電路和限流穩流控制電路的反饋端連接；電壓檢測口接電源控制面板。

本發明的優點及積極效果如下：