申请/专利权人：北京石油化工学院;北京玖壹科技有限公司

申请日：2021-05-28

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN113179028B

主分类号：H02M5/458

分类号：H02M5/458;H02M3/157;H02M1/34;H02M1/44;H02M7/219;H02M7/5387;H02M7/5395;H02M1/088

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2021.08.13#实质审查的生效;2021.07.27#公开

摘要：本发明公开了一种具有脉宽内分段加压功能的交流脉冲原油脱水电源装置，包括整流滤波电路、DCDC调压电路、分段加压电路、全桥逆变电路、升压变压器、以微处理器为核心的数字控制电路，整流滤波电路用于将输入的单相或三相交流电进行整流滤波处理；DCDC调压电路用于对稳定直流电压进行降压处理；分段加压电路用于按照预设脉宽信号分段导通开关管，抑制换相瞬间的电流尖峰；全桥逆变电路用于对缓冲后的直流电压进行逆变处理，在升压变压器的原边侧得到交流电压；升压变压器用于将交流电压进行升压，并将升压后的电压连接在原油电脱水器的电极上。该装置克服了功率开关管电流尖峰大、电磁干扰严重的问题，使得电源运行稳定性更高。

主权项：1.一种具有脉宽内分段加压功能的交流脉冲原油脱水电源装置，其特征在于，所述装置包括整流滤波电路、DCDC调压电路、分段加压电路、全桥逆变电路、升压变压器、以微处理器为核心的数字控制电路，其中：所述整流滤波电路由整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，压敏电阻RV1、RV2、RV3、RV4，以及滤波电容C1组成，用于将输入的单相或三相交流电进行整流滤波处理，获得稳定的直流电压；所述DCDC调压电路由功率开关管T1，电容C2，二极管D7、D8，电感L0、L1，电阻R1，第一PWM闭环控制电路和第一驱动电路组成，与所述整流滤波电路相连接，用于对所述整流滤波电路得到的稳定直流电压进行降压处理，得到可控的直流电压；所述分段加压电路由电阻R2、R3，电容C3、C4，功率开关管T2、T3，二极管D9、D10，以及第一电压传感器、第二驱动电路、第二PWM控制电路组成，与所述DCDC调压电路相连接，用于按照预设脉宽信号分段导通开关管，抑制换相瞬间的电流尖峰，以降低电流尖峰对开关管的冲击，从而对所述DCDC调压电路得到的直流电压进行缓冲；所述全桥逆变电路由功率开关管T4、T5、T6、T7，电感L2、L3，以及第三PWM控制电路和第三驱动电路组成，与所述分段加压电路相连接，用于通过对频率和占空比的调制，对经所述分段加压电路缓冲后的直流电压进行逆变处理，在所述升压变压器的原边侧得到幅值、频率、占空比均能按需调节的交流电压；所述升压变压器与所述全桥逆变电路连接，用于将原边侧所得到的交流电压进行升压，得到电压、频率、脉宽均可控的高压变频矩形波交流电压，所述升压变压器的输出端连接在原油电脱水器的电极上，向原油乳化液提供电能；所述以微处理器为核心的数字控制电路用于按照控制要求产生数字PWM控制信号，控制所述DCDC调压电路、分段加压电路和全桥逆变电路；其中，所述以微处理器为核心的数字控制电路通过所产生的脉宽可调的双端PWM信号分段导通所述分段加压电路的功率开关管，所述双端PWM信号控制功率开关管通断实现分段加压功能时，所述分段加压电路与全桥逆变电路按照一定时序相互配合工作，具体过程为：所述全桥逆变电路中两组桥臂交替导通，即一组桥臂导通时，另一组桥臂处于关断状态，当所述全桥逆变电路中任意一组桥臂接收到驱动信号导通工作时，所述分段加压电路的功率开关管T3也随之导通，在所述全桥逆变电路工作过程中，功率开关管T3始终处于导通状态或是在所述全桥逆变电路低压换相过程结束后择时关闭，此时在升压变压器的原边侧加上了相对较低的电压；在所述全桥逆变电路低压换相过程结束时，所述分段加压电路的第二驱动电路驱动功率开关管T2导通，升压变压器的原边侧全幅值加上了前级电压，且在一组桥臂关断之后与另一组桥臂开通之前的时间段内，功率开关管T2能随时关断；伴随着所述全桥逆变电路两桥臂的交替导通，所述分段加压电路中两个功率开关管T2、T3也随之重复以上动作，以实现极板高压幅值分阶上升，且所述分段加压电路中两个功率开关管T2、T3的导通时间由第二PWM控制电路进行调节；所述以微处理器为核心的数字控制电路生成脉宽可调的双端PWM信号的方法为直接滞后法，具体是使用了微处理器的两个定时器资源，使两个定时器同时启动，且第二个定时器的初值比第一个定时器的初值大半个周期，其余参数设置完全相同，通过直接滞后法能生成相位相差180°的双端PWM。

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