中频电源十篇

中频电源篇1

引言

电阻焊是一种重要的焊接工艺，具有生产效率高、成本低、节省材料和易于自动化等特点。中频直流逆变电阻焊接电源作为一种新型的控制电源，以其显著的高质低耗的特点成为电阻焊电源的发展方向。

IGBT是一种用MOS管来控制晶体管的电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差，一旦出现意外就容易损坏。为此，必须对IGBT进行保护。本文从实际应用出发，总结了过压、过流与过热保护的相关问题和各种保护方法，实用性强，应用效果好。

中频电阻焊机逆变电源

中频逆变直流电阻焊机的供电电源是由三相工频交流电源经整流电路和滤波电容转换成直流电源，再经由功率开关器件组成的逆变电路转换成中频方波电源，然后输入变压器降压后，经低管压降的大功率二极管整流成直流电源，供给焊机的电极，对工件进行焊接。控制电路部分由DSP和CPLD组成，DSP(TMS320LF2407A)产生的PWM波和检测信号、保护信号在CPLD(EPM7128S)里实现逻辑运算。

逆变器通常采用电流反馈实现PWM，以获得稳定的恒定电流输出。电路原理和波形。图中U电源为电源电压，U初级为逆变器输出中频电压，变压器次级电流为I次级，控制PWM的脉宽可以控制I次级的大小。逆变电路采用全桥结构，主要优点是主变压器工作效率高。其主电路由4个IGBT和中频变压器组成，将直流电压转换成中频方波交流电压并送中频变压器，经降压整流滤波后输出。电路的可靠来自IGBT的稳定运行。

保证IGBT在安全工作范围内并处于较好状态下，是提高整机可靠性的关键技术。而对IGBT的保护，主要包括过电流保护、过电压保护和IGBT过热保护。

IGBT的保护措施

IGBT的过电流保护

IGBT大功率管通常只能承受10gs以下的短路电流，当IGBT遇到过流或短路时，若不加保护或保护不当，就会使IGBT损坏。

M57962AL是IGBT专用驱动模块，它采用双电源驱动结构，内部集成有2500 V高隔离电压的光耦合器和过电流保护电路，以及过电流保护输出信号端子和与TTL电平相兼容的输入接口。本文主要应用M57962AL来实现驱动和过电流保护功能，电路见图2。

图2所示的IGBT驱动与保护电路的工作原理为：驱动信号输入后，经过高速光耦隔离，由M57962AL内置接口电路传至功放级，在M57962AL的5脚产生+15V开栅和-10V关栅电压，驱动IGBT导通与关断。当过流发生时，IGBT的UCB。会显著高于正常导通值，饱和压降一般为7V以上，就发生退饱和现象，此时，M57962AL的保护电路检测出IGBT的栅极和集电极同为高电平，判断系统过流，M57962AL内置定时器，通过关栅电路和降压电路将短路电流钳制在较低的值，同时发出故障信号，使8脚变为低电平(如为瞬间过流，且在10gs内，1端回到低电平，则保护复位，电路恢复常态)，输出短路故障信号(低电平)，保护信号传到控制电路，立即关闭PWM的输出，即驱动信号关断，从而起到保护IGBT的作用。

IGBT的过电压保护

关断IGBT时，它的集电极电流下降率较高，极高的下降率将引起集电极过电压。降低IGBT集一射极间电压ucE的方法通常有两种：一种是增大栅极电阻RG，但RG的增大将减缓IGBT的开关速度，从而增加开关损耗，此方法不太理想；还有一种就是采用缓冲吸收电路。

吸收电容CS。与电阻RS串联后跨接在IGBT的C、E两端，就构成了RC吸收电路。由于RS的串入，使IGBT关断时过电压吸收效果较单电容缓冲电路要差，RS越大，吸收效果越差。所以，在缓冲吸收电路中，RS取值较小，这样既有较好的吸收效果，同时开通时的电流尖峰又有抑制作用。

IGBT的过热保护

由于IGBT是大功率半导体器件，损耗功率使其发热较多，加之IGBT的结温不能超过125℃，不宜长期工作在较高温度下，因此要采取恰当的散热措施进行过热保护。

本文采用普通散热器与强迫风冷相结合的措施，并在控制电路上加过热检测保护电路，应付IGBT与散热器接触不良或其它非正常情况。在IGBT散热片上安装热敏电阻，然后通过逻辑判断电路给出信号，供控制电路处理。

U11为LM393AN比较器，JP,处接上具有正温度系数的热敏电阻RT，Thref为参考电压，可以通过调节电位器RP8来调节动作门槛值。电路正常工作时，2点电位比3点电位低，1点输出信号THP为高电平，THP信号在CPLD(EPM7128S)中与PWlV/信号相与；当器件温度超过极限时，热敏电阻值升高，2点电位高于3点电位，1点输出低电平，经CPLD封锁PWM脉冲信号，驱动输出低电平，从而关断IGBT，实现过热保护。

实验结果与分析

根据以上各种保护电路，结合图1主电路，构成本实验电路。加压后使其工作，采用示波器TDS3014B观察和记录实验波形。记录的波形为驱动输出连接IGBT的G极波形。

为工作状态下的情况，波形十分稳定，驱动电压信号为+15V、-9V。能通过调节PWM的宽度来调节IGBT的开关时间，从而调节次级直流电流的大小。为发生短路的情况，当M57962AL检测到过流发生时，迅速产生短路保护信号shortl，并将其送给DSP2407A，立即关闭PWM的输出。

中频电源篇2

关键词：可控硅；串联逆变；触发延迟时间

1.引言

90年代我国工业飞速发展，大容量、高功率，低能耗的中频电炉越来越被人们所关注，尤其在铸造领域中，中频电炉能提供高质量的铁水和钢水，便于在熔化过程中控制温度和化学成份，因此近年大量引进国外制造的大容量可控硅中频电炉，已达数百台之多，几乎国内上规模的机械制造厂、机床厂、汽车制造厂的高端技术市场都被国外厂商占有。目前国内产品比较国外，在控制技术上，按装工艺上仍有相当差距。

我国电器工业经过多年的发展，目前安装大容量中频电炉元器件己具备相当条件，大电流耐高压可控硅，高压电热电容己能生产，满足需求。中频逆变电源的开关元件，目前有二种，可控硅SCR和绝缘栅双极型场效应晶体管IGBT，根据国外文献所载，大功率，较低频率（

IGBT特别适用于频率高，功率较小的变频加热设备，如小容量中频真空熔炼炉，工件表面淬火和小件透热等。目前国内200A以上的IGBT都需依赖进口，还受到出口国的限制，最大容量为800A/1 5 0 0V。组装大功率电源时，不得不把IGBT串联后再多组并联，对用户来说，元件损坏时就得长期依赖于设备制造厂商供应备件

2.串并电路的比较

国内外中频感应电炉主要有二种类型，并联逆变和串联逆变二类，过去由于我国不能生产高压谐振电热电容和大功率高压可控硅，所以普遍生产并联谐振型中频炉，现在由于近二年元器件在技术上已有所突破，所以一些电炉制厂商都竞相争雄开发串联型中频电炉。

并联逆变是电流型谐振。振荡回路中的电流I是电源供给电流i的Q倍。Q为回路品质因素，通常可达6以上，因此电流I在谐振回路内很大，负载线圈L，电容C，以及铜排内发热损耗很大。

串联逆变是电压型谐振。回路中的电流与电源供给的电流相等，而在电容C和负载线圈上的振荡电压为电源电压的Q倍，可高达2500VAC以上。由于谐振回路电流I等于通过可控硅的电源电流i。所以串联逆变较并联逆变回路中的电能损耗要小得多，因此串联逆变电炉电效率大大高于并联逆变电路。

3.一拖二工作原理

运行方式采用一拖二，一拖二即一套整流电源带动二套逆变装置运行，也可以任何一套逆变装置单独运行，供电给A炉或B炉，双供电一拖二功能，特别适用于中小铸件大批量连续生产运行，任意一台电炉高功率熔化作业，另一台炉体可保温或将冷料预热，功率按需任意分配，二台电炉的使用功率总和恒定不变，两台电炉连续交替熔化和保温浇铸，同时运行，可使电源始终在满功率下运行，以此提高电炉的熔化生产率。

4.桥式串联逆变器工作过程的分析

为便于分析串联逆变器的工作过程起见，我们可先从简化串联逆变器电路入手进行分析。SCR1～SCR4、D1～D4组成逆变桥臂，C为补偿电容器，L、R为负载的等值电感、电阻。这里，我们暂不考虑换向电抗器等其他元件的影响。串联逆变器要求接在恒压源上，所以在电源侧并有一组大容量的电容Cd。

当t=t0时，触发脉冲ug1、4触发可控硅SCR1、4，使可控硅SCR1和SCR4导通，工作电流ia从电源正极经SCR1C、L、RSCR4，回到电源负极，这时的工作状态实际上是C、L、R串联电路接通直流电源时的过渡过程。当R

当t>t1，电容C开始向电感L、电阻R及电源放电，电流ia的路径为D1CdD4R、L、C，流过负载回路的电流反向，当电容C上的电压等于Ud时，回路中电流ia达到负向最大值，电感电压为零，但由于电感中电流不能突变，电感上产生一个电感电压，使电流继续维持，电容C继续放电，直到电容电压接近于零。t1～t2段时间的波形，实际上就是串联谐振负半周的电流、电压波形。t=t2时，电流自然过零，D1、4关断，此时可控硅SCR1、4也已恢复正向阻断能力，第一个过渡过程结束了。t2～t3这段时间内回路中电流等于零。

当t=t3时，触发脉冲ug2、3触发可控硅SCR2、3，可控硅SCR2及SCR3导通，开始第二个过渡过程，这一过渡过程与第一个过渡过程是完全一样的。t3-t6段时间内的波形，只是相位差180度。两个过渡过程组成了逆变电路的一个工作周期。当t3=t2时，即第一个过渡过程刚结束，紧接着触发可控硅SCR2、3，即开始第二个过渡过程。若t3继续提前，也就是说二极管D1、4中的电流还尚未过零前，就触发可控硅SCR2、3，开始第二个过渡过程，在这种情况下，通过负载的电流波形就类似于正弦波了。在t0～t1时间内，电流通过可控硅SCR1、4； 在t1～t2时间内，电流通过二极管D1、4； 在t2～t3时间内，电流通过可控硅SCR2、3；t3～t4时间内，电流通过二极管D2、3。以后就重复上面过程。

由上述分析可见，串联逆变器的换流过程可分为两个阶段：流经可控硅SCR1、4的电流过零后，电流自然的转移到反馈二极管D1、4，我们将这一阶段称之为自然换流过程。在自然换流过程中，虽然导电元件改变了，电流从SCR1、4转移到D1、4，但电路的结构却没有变。第二个换流阶段是当流经二极管D1、4的电流在尚未自然过零前，就触发可控硅SCR2、3，强迫电流从D1、4转移到可控硅SCR2、3中，我们称这一阶段为强迫换流过程。在串联逆变器中，换流过程正常与否，决定了逆变器是否能正常工作。

通过比较可以清楚地看到，在这两种工作状态下虽然逆变器的固有频率ω0未变，但工作频率却提高了，逆变器的输出功率也大了。串联逆变器的工作频率ω必须小于串联谐振频率电路的固有频率ω0，但到底要小多少呢？这完全取决于可控硅元件的关断时间toff，也就是说，在可控硅SCR1、4中电流自然过零到触发可控硅SCR2、3的时间间隔内，必须保证可控硅SCR1、4正向阻断能力完全恢复，td称之为触发延迟时间。

为保证电流过零后的可控硅完全恢复正向阻断能力，加在电流过零后的可控硅上的反向电压时间必须足够长，即必须满足td≥toff。如果td﹤toff，也就是当某一工作臂的可控硅电流过零后，其正向阻断能力尚未恢复之前就触发导通另一工作臂的可控硅，逆变器将发生直通短路。所以说td是串联逆变器中的一个重要参数，正确选取td，才能保证串联逆变器正常工作。

5.可控硅串联电源的优点

串联逆变电源工作时，整流始终在全导通情况下工作，改变逆变回路输出功率是靠控制逆变触发脉冲频率来实现。且负载电流为正弦波，所以串联逆变电源不会有高次谐波严重污染电网，且功率因数高。可以保证设备在保温、烘炉等任何工况下的功率因素大于0.98。而并联逆变不可能实现一拖二自动调功运行，因为并联逆变电源调功只能靠调节整流桥输出电压来实现，当并联逆变整流桥工作在低电压，整流导通角很小状态下，设备的功率因数将会很低，且并联逆变负载电流为方波，将会严重污染电网。如果靠调节逆变反压角来调功，调功范围是很窄的，因此并联逆变电源是无法实现一拖二运行的。

参考文献

1.韩至成.电磁冶金技术及设备.北京：冶金工业出版社，2008

2.周鹤良.电气工程师手册.北京：中国电力出版社，2008

3.林渭勋.可控硅中频电源.北京：机械工业出版社，1983

4.王振东 曹孔健 何纪龙.感应熔炼炉.化学工业出版社，2007

中频电源篇3

【关键词】中频电源;信号检测;电磁兼容;功能扩展;软件设计

1.研制现状

1.1 研究目的与意义

NF系列方位水平仪广泛应用于舰艇武器指挥系统，为舰船提供方位、水平、航速等姿态信息。三相中频稳压电源为其提供所需各路电压。由于工厂承担了该电源板的研仿及批量订货任务，传统的调试及检测手段已经远远不能满足该板件的生产任务，同时在该型方位水平仪的保障修理过程中，对于板件的调试检测也存在一定的困难。

目前，批量生产中对各工作点参数的调试采用示波器来观察输入与发送端的波形来判断是否符合技战术指标，通过万用表一路路检测来确定各路工作电压，既不准确又不直观，并且无法同时观察各发送端的输出。由于检测手段的落后，生产及维修工作费时费力。一名熟练技师采用此种办法进行一次调整也要耗费几天的时间，因而远远不能适应批量生产及战时对装备维修工作的要求。

综上所述，研制专用的能多通道测量输出波形信号及同步检测多路电压的检测仪对生产及提高装备维修工作的效率具有重要意义。

1.2 总体设计方案

为使维修技术人员能尽量少的携带检测仪器，方便阵地修理，该检测仪在设计时配有三路扩展口，可随时随地检测调试任何装备、任何板件，并最多可为其同时提供四路工作电压显示、8路逻辑信号、2路示波信号的显示分析。

图1 系统结构框图

检测仪由4个电压表模块、逻辑分析模块、主控CPU板、通道选择开关、工作方式选择、人机接口和显示模块等组成。该检测仪的工作流程为主控CPU板根据面板输入设定进行功能选择、采集来自板件的波形信号及电压信号，通过解码换算，最后将得到的各路信息在本机显示出来，用于实时调试各工作点参数。

考虑到系统开发时间短、可靠性要求高、操作要求简单方便的特点，系统中的CPU模块、数字I/O接口卡选用的工控模块。系统中的人机接口界面采用图形化显示方式。显示屏采用工业级高亮度液晶屏。取消了传统的键盘接口方式，采用触摸屏获取输入信息。电源模块选用工业级专用模块提供+5V、+24V、+12V电源。220V转24V四路变压器及220V转18V变压器为专门根据技术指标定做。以下分别对各部分的原理、参数和设计方案进行说明。

2.技术设计方案

2.1 逻辑分析功能设计

由于待测板件输出为COMS信号而逻辑分析模块接收为TTL信号，故必须先设计出COMS、TTL信号转换电路，才能实现COMS信号通过逻辑分析模块实时显示波形信号的功能，并对六路信号分别控制，可进行多路显示或单路分析。波形信号接收幅值范围为+20V～-20V，带测板信号最大幅值为8V左右，无需另外进行信号转换，直接通过后面板采集处理。

2.2 多路电压复视功能设计

采用三位高亮电压显示模块，通过+24V给功能按钮进行供电，由12V电控制继电器来达到开关指示的目的。另外，为确保检测仪使用的可靠性，采用四路继电器隔离开关与电压显示模块来控制四路检测电压，确保数值测量准确。

2.3 外部功能扩展设计

为确保检测仪使用的可靠性，本仪器上下机柜采用航空插头进行连接，同时扩展口也从后面板外接。由于此三相中频稳压电源工作原理广泛应用于舰船装备供电系统中，只是每型装备具体参数不同，故本仪器在设计之初就考虑到了其功能扩展接口，通过后面板航空插头可外接各种板件信号检测点，对其他板件进行修理，方便进行阵地修理，提高保障效率。

2.4 结构设计

为方便制作，待测板件区采用有机玻璃组装完成，根据板件尺寸设计出插槽大小、深度并加工制作。由于壳体与前面板尺寸要完全吻合，故在设计定型时，考虑多方面因素，确保美观的同时，达到快速插拔的目的，以提高板件调试效率。

2.5 抗干扰设计

计算机的抗干扰性能根本在硬件结构，软件抗干扰只是一个补充。除了软件的抗干扰外，物理的EMI设计也直接关系到检测仪能否正常工作以及采集的数据是否失真的问题。本仪器采集的信号均为弱电信号，而板件供电变压器、开关电源、散热风扇等部件工作时均会产生大量的电磁辐射，给软件运行带来一定的干扰，从而导致数据采集不准确，甚至出现检测仪系统功能失效的后果。

该检测仪在设计时采用分体式设计充分考虑了这一因素。把变压器及开关电源放置在下体，而逻辑分析模块及液晶屏等安装在上部。这样可以进行有效的隔离，防止信号干扰。同时，在每根信号传输线上套有磁环，可以有效的抑制干扰辐射。

检测仪上部同样将工控处理单元与存贮器及专用电源分开。采用铝板物理隔离的方式将逻辑分析模块及信号采集端子安装在铝板上部。

除这些措施之外，所有信号传输线全部采用屏蔽电缆，以确保传输信号不失真。

2.6 前面板设计

设备的实用性是对设计的另一个考验。本检测仪面板设计直观，操作界面及按钮功能人性化，仅需简单培训即可掌握检测、调试全过程，能让操作者很快上手。这对特装装备保障队伍的建设，人员技能的提高有很大的推动作用。该仪器前面板上部为检测信号输出及控制区，前面板下部为检测信号输入及显示区。操作者只需使用手写笔及控制按钮就能达到对板件检测的目的，同时配合提升板可直观、方便的进行修理，人机互动性强。

由于阵地修理检测仪工作环境较为恶劣，本着提高检测仪可靠性的原则，在前面板上部加入了复位开关按钮。信号输入错误、程序解算出错导致系统死机等情况出现时，可紧急按下复位按钮，重新启动程序。

2.7 后面板设计

供电采用下部分单独供电的方式，以便减少仪器供电模块的数量及仪器可靠性。仪器上下体所需其他电压如220V、24V、12V、5V通过后面板共享方式传输，另外上部分信号也通过后面板航空插头进行一一对应采集分析。同时，为了实现检测仪的功能扩展，设计时，配备了两条外部信号采集线，分别测量其他板件电压信号及波形信号，方便修理。

2.8 供电方式设计

信息处理单元电路采取单独电源供电方式，其余所需电压共用一路完成。所有按钮开关采用24V单独供电，在按下的同时，点亮发光二极管，表明程序正进行信息采集处理，可以较为直观的显示各路信号运行状态。待测板件供电电压为四路交流24V及两路18V交流电压。原装备电源采用独立的四个220V转24V变压器及两个220V转18V变压器来完成板件供电，若照搬原厂家设计方案，检测仪将比较笨重，不能达到快速保障的目的。传统的变压器生产工艺，采用抽头式来实现多路电压的输出，这种方式在技术要求不很严格的情况下可行。但对于稳压电源供电，由于四路电压相通，存在相互干扰，不符合三相稳压电源设计指标要求。通过对原有供电变压器参数的分析测量，设计出符合该指标的220V转24V单独四路变压器及220V转18V单独两路变压器，变压器次级各路电压相互隔离，尽可能少的减少了相互间的干扰，同时将变压器的数量从原有的六个减少到两个，此设计方案能够完全满足检测仪板件供电需求。

2.9 散热设计

由于检测仪需要多种电压的供电，检测仪内部存在五个独立的供电电源，仪器工作时将产生大量热量。同时，中央处理器在信号采集分析时，也会散发热量。若热量无法及时排出，将导致仪器运行缓慢甚至烧坏芯片情况。方案设计时，充分考虑了这一因素。对于中央处理模块供电的单独电源配有单独散热风扇，并向上排热。CPU产生的热量由导热硅脂加散热片完成。同时检测仪上下体均配有两个24V大功率散热风扇，与仪器侧面进风口形成回路，及时排出热量。

2.10 多任务系统设计

模块化是检测仪功能实现的前导，它确定系统由哪些模块组成和模块之间的相互关系以及模块独立的功能和输入输出数据的规格，使信号采集不会产生混乱。本仪器由中央处理模块、波形信息采集模块、电压信号采集模块、数据格式转换、人机界面模块等五大部分组成。五大模块相互之间为并行关系，正常运行时构成一个多任务系统。

图2 检测仪运行图

3.军事经济效益分析

如图2所示，该型中频稳压电源检测仪不仅能够单独对NF系列方位水平仪电源板进行多通道测量，及各工作点参数的分析、调试，同时其扩展功能可完成几乎所有板件波形信号检测调试等功能，同时复视四路工作电压，能够基本满足维修技术人员的需求，从而提高装备维修效率、降低保障难度、适应战时需要，具有显著的军事效益和推广应用前景。

参考文献

[1]史本安，徐巍.KB-1型三相中频稳压电源的修理和改进[J].船舶工业技术经济信息，2001（11）.

[2]韦成杰，李丽兰.开关电源综合应用实训系统开发[J].数字技术与应用，2011（08）.

中频电源篇4

关键词：电极；等离子体；放电；装置

中图分类号：S330 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（c）-0000-00

利用等离子体高新技术实现改性处理已越来越为人们所认可[1]，研制和开发等离子体改性的工业化设备也越来越受到重视。等离子体改性设备中的一个最重要的配件就是通过气体放电产生等离子体的放电电源。

1 射频电源在等离子体种子激活改性设备中的重要性

通常所用的电源按频率分类可分为：直流电源、低频电源、射频电源和微波等[2-4]。如果是采用直流电源，则为了防止电弧的形成而需要使用限流电阻器，对不同的气体和不同的工作条件，都要改变限流电阻阻值，因此难以调控，而且限流电阻本身也消耗电功率；对于低频电源：由于激发频率低，交变周期长，比等离子体存在的时间大，因而，在每半周期内等离子体变暗或熄灭，极不稳定；微波电源虽然频率高，等离子体稳定，反应活性大，但对于大体积等离子体反应室而言，不仅微波电源价格昂贵，而且难以获得均匀的等离子体。所以在产生等离子体的低气压辉光放电中通常采用射频电源[5]。

等离子体表面改性设备使用电源的原则是使等离子体中的活性粒子在电场作用下尽可能获得更多的能量，相互进行能量交换，尤其是发生非弹性碰撞。带电粒子在电场作用下的运动速率（U）和带电粒子本身的迁移率（K）及电场强度（E）有关（U=KE），一般来说，离子的质量是电子质量的几千倍，离子在电场方向的移动距离非常小，所以常视为静止，而主要是电子的运动。在低气压辉光放电的等离子体改性设备中通常使用的射频电源的频率是13.56 Mhz ，由于其频率十分高，电子在快速的交变电场中往返振荡，不断的加速运动就会从电场中获得更多的能量，并将其能量转换给其他粒子，又产生新的粒子和光子等。在这样高频电场的作用下，等离子体中活性粒子的熄灭时间比激发的半周期时间大得多，因此等离子体非常稳定，反应活性也非常强。另外，引进射频电源的两片电极，只是产生高速变化的交变强电场，提供电子在电场中获取能量，而并非有传导电流通过（甚至在玻璃反应室的情况，还可以无极放电），因此，电极本身不会过度加热。同时，不论等离子体反应室体积大小，使用射频电源都可以获得均匀的等离子体工作区。但是等离子体改性设备使用射频电源也有不利之处：（1）需要一个阻抗匹配网络，调节射频等离子体的入射功率和反射功率，使电源的阻抗与等离子体阻抗相匹配。（2）由于射频电源的频率十分高，因而电源开启时对其他部件的干扰十分强烈，或者在非工作区放电，以至于影响等离子体的改性效果，射频的泄漏还会危害人体健康。

2 射频电源应用的两项技术

（1）悬浮电极

射频电源的输出两端连接在两块电极上，为使阻抗匹配更好，两根引线尽可能等长，并且反应室内所有导电部件不与外壳相连（一般情况下，外壳是与地相通的），如果有一电极与外壳相连，则存在两个弊端：① 不仅是电极之间放电，而且电极还要与外壳放电，形成非工作区的放电，损耗电源功率。②由于一个电极与外壳相连，则与外壳相连的那个电极的导电表面积将大大地大于另一个电极，等离子体产生之后，在表面积上的等离子体鞘形成的负电位也将相差悬殊，形成巨大的自偏压，从而使放电中的直流成分增加，影响等离子体处理效果。

（2）屏蔽电场

放电电极即使不与外壳相连，由于射频电源感应效应，电极也可能与外壳局部放电，产生等离子体非工作区，为此，在电极与外壳之间设置一悬浮的金属板，从而阻断其产生电场的可能，起了屏蔽场的作用，达到预定的效果。

3 射频电源非工作区屏蔽

当外加频率足够高时，振荡周期将可以与电子或离子（特别是离子）跨越等离子体和电极间的鞘层所需的时间相比拟，在这样的射频下（RF），注入功率与等离子体的互作用几乎完全受位移电流而不是实在电流支配，因而物理过程就完全不同了。射频电源最重要的优点之一是：它与等离子体的互作用是通过位移电流而不是传导电流，因而无需电极与等离子体相接触即可实现互作用，特别是产纯度的控制是一重要因素时，电极引起的污染是一严重的缺点，没有携带电流的电极与等离子体相接触，还可改善其可靠性，生产重复性，等离子体反应器本身寿命及产品质量。

沉积在等离子体内的RF功率转换为位移电流，不是真的电流。这意味着更少的电子和离子轰击电极；通过真空室壁功率耦合较少；电极加热较少；没有或者弱得多的直流电弧电极喷注；较低的损失和壁复合，这些都是因为从等离子体中丢失电子和离子的减少机制。

通常，已经证实RF产生的等离子体比等效DC或AC等离子体可更稳定地运行，特别是电极效应方面和它可以在没有某些DC或AC放电中出现的那种放电模式的跃变。RF等离子体可提供比具有相同电子密度的等效DC或 AC等离子体源更高的电子动力学温度，这将有利于需要增加自由基的场合，如等离子体化学反应或分解，以及电离反应。RF产生的等离子体常常比具有相同体积和密度的等效 DC或AC等离子体有更高的电气效率，部分原因是它们有更低的电极损失。鉴于以上的这种优点，研制的大型冷等离子体改性设备就采用射频（RF）电源作为工作电源。但是，对设备外壳采用金属时，就必须对壳体进行接地屏蔽，防止射频（RF）泄漏而对人体产生危害。这就势必带来工作电极对地（即非工作区）放电问题。

因为在射频（RF）输出端为电感耦合，其原边的一端为地，因为耦合的原理，可以肯定的说，其副边的两端都会对地放电。即使采用后的绝缘层隔离，都很难阻止极板对地的放电现象。这就造成了很大的功耗，使工作区的工作体无法正常被加工。而且，由于极板的对地放电，造成两板的不平衡（在瞬间可以视作地加电极对另一电极）则两极面积不对称而产生自偏压。这对等离子体化学反应或分解以及电离是极为不利的。为此，通过反复试验，找到了克服这种现象的根本措施――悬浮屏蔽法。所谓悬浮屏蔽法就是在电极和地之间采用金属板隔离，（该金属板为悬浮状态）阻断其产生交变电场的可能。这样，在电极之间产生的正常的辉光放电，自偏压亦很低（≤80V），各项技术指标均能达到预期的要求。

4 总结

通过与直流电源、低频电源和微波电源应用对比分析，低气压辉光放电等离子体采用射频电源优势明显。通过射频电源应用是悬浮电极和屏蔽电场二项技术的应用，将扩展射频电源在各类等离子体激活改性设备中的应用。

参考文献

[1]杨丹凤，袭著革，李官贤. 低温等离子体技术及其应用研究进展[J]. 中国公共卫生， 2002， 18（1）： 107-108

[2]张近. 低温等离子体技术在表面改性中的应用进展[J]. 材料保护， 1999， 32（8）：20-62

[3]林和健，林云琴. 低温等离子体技术在环境工程中的研究进展[J]. 环境技术， 2005， 23（1）：21-24

中频电源篇5

关键词: 音频电场测量;矿产资源;勘查应用

中图分类号：P258 文献标识码：A

一、概况

工作区位于福建省上杭县步云乡，距龙岩市区约38公里，交通方便（见交通位置图）。

工作调查区出露主要岩浆岩有：工作区西北部大面积出露白垩世钟腾超单元中细粒花岗闪长岩；东南部大面积出露二叠纪蛟洋超单元斑状中细粒钾长花岗岩。

二、地质特征

构造主要有：根据1:20万地质图的资料及部分地段实地踏勘情况，从江山镇的大路坂,双车，结缘山至步云乡的官福坂大岭下，为一条较大的断裂构造带，地貌上形成了现代的麻林溪-大溪。断裂带走向NE50-60°，倾向NW,倾角40-60°，测线区域均为沙滩，良田，耕地及坡积层所覆盖。从结缘山往下游的上车，下车，大路坂等地有多处温泉点出露。上车温泉标高490米，官福坂标高560米，两地高差70米，平距4公里左右，属同一构造带内，推测蕴藏温泉可能性比较大。大岭下标高620米，与上车温泉高差约130米，平距约8公里，断裂构造规模较小（小于10米），为不明性质断裂。

水文地质：从龙岩市1：100000区域水文地质图上看，温泉的出露带从北东方向的大石背—西南方向的灌洋呈一条带，同时工作区周围还零星出露一些下降泉、上升泉。（见区域综合水文地质图）。

三、地球物理条件

第四系覆盖层电阻率0 ~100Ω.m，构造破碎带0 ~300Ω.m，其它沉积岩类0 ~100Ω.m，花岗岩等火山岩1000 ~3000Ω.m。具备很好的地球物理差异性，适合开展大地音频电场测量。

四、野外工作方法及质量评述

1、 测线布置及物探方法

根据要求共设计6条剖面，测点距为5米。实际完成7条剖面，总测量点375个，由于7号剖面用于对比测量检查，故没有做剖面图。本次测线敷设使用精度为±5m的GPS导航定点，定点之前先用控制点对GPS进行校正，使用的参数为：DX＝-97.3，DY＝-59.3，DA＝-3.000，DZ＝-5.6采用80坐标系。

2、 野外工作方法

采用大地音频电场选频法测深装置：

（1）用GPS及罗盘标杆三点一线的方法确定测线方向，并且尽量保证所测量的测线为直线。

（2）视测区电场信号大小及其他因素确定M N电极极距为20米并在同一条测线上保持统一极距。

（3）取MN的中点O为记录点，在同一条测线（或测区）保持统一的点距为5米（每次移动一样的距离）。

（4）M N电极的前后位置在同一条测线（或测区）上不能交换，应保持同一个方向。

（5）尽量保持M N电极的接地条件的一致性。

（6）要求在同一条测线（或测区）上使用同一增益控制旋钮档位。

（7）测区内不同的测线间应保持平行及相同的距离（线距），并保持起点也在一条直线上，以方便后期的数据处理分析。在观测过程中详细记录野外班报，实时监控测试数据，发现曲线畸变点即进行重复观测，两次观测相对误差小于5%。

3、 质量评述：

系统质量检查38个测点，检查率为10%，均方相对误差小于3%。所采集的数据记录全部合格，优良记录占85%，原始记录质量满足《电阻率测深技术规程》的要

四、资料整理、处理、分析与解释

大地音频电场测深资料处理流程如下：

音频电场测量数据转换格式CAD修饰物探解释地质解释剖面输出完成。

大地音频电场断面图及物探解释剖面图见图1、2、3号剖面所在位置是官福坂地区～4、5、6号剖面所在位置是大岭下地区。由断面图可见，1、2、3号剖面上存在2组推测构造。每条剖面所经过的地质体差异是开展地热勘查的必备工作，进而确定地热勘查区所处地质构造部位，基底埋藏特征、地层岩性特征、地热水储存和运移特征等，为地热勘查提供基础地质条件。综合整个测区特征，构造深部岩性推断为花岗岩，从地热资源产生的条件来看，勘测区具备基底与盖层之间水对流的通道，形成局地异常。1、2、3号剖面第四系覆盖较薄，剖面地质条件复杂了些，包括一些花岗岩残留体，沉积岩类花岗岩基底等。发现工作区的断裂特征及储水构造的分布，工作地段地层岩性特征和构造特征，确定了区域水的补给来源。推断经过加温加压的地下水经深循环在低序次断裂带或特殊构造部位可能形成温泉

五、 工作成果的综合分析

本次大地音频电场测量的6条剖面经过反演处理，7号剖面作对比检查。对照原始数据以及参照收集到的一些简单的地质水文资料，认为上述解释较为合理。不足之处是4、5、6、7号剖面由于受到地形及水电站、竹器厂、变压器等的干扰，给资料解释带来一定影响和误差。地球物理勘查工作是间接探测方法，信息解译有多解性。开展工作时应设计出合理的方法组合，尽量用较小的投入获取较多的地热地质信息，以便去粗取精，去伪存真，应先在较大范围内采用氡气测量，初步圈定构造断裂的大概位置，以便较准确判定断裂展布、产状和地层结构，最后选择布井有利部位。

六、结论与建议

1、 结论

本区水源条件较丰厚，热源条件也有，通过本次大地音频电场测量深部导通构造明显，具备形成温泉的条件，达到了预期的工作目的，取得了良好效果，为进一步工作打下了坚实的基础。

建议

建议继续对本区域出露泉的水质做进一步分析，确定区域泉水的补给来源并进行深部探测，方法包括放射性能谱和测氡法，以及本区的地质水文资料的收集工作。同时我们根据大地音频电场的实测数据，设计推断一些钻孔的位置仅供参考，zk101、zk201、zk301、zk601，必要时进行钻探工程揭露但要慎重对待。对地表有疑异地区可实施多种方法加以确认。物探方法只能作为综合找矿的一种补充，并不能完全取代传统的钻探揭露方式，只能减少钻探工作量，提高效率，节省费用。

参考资料：

（1）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；

（2）《浅层地震勘查技术规范》（DZ/T 0170-1997）；

（3）《电阻率剖面法技术规程》（DZ/T0073－93）；

中频电源篇6

关键词：可控源音频 大地电磁测深法 金属矿

引言

可控源音频大地电磁测深法，它是一种根据人工源频率进行地球物理深部探测的一种方法。它发展于20世纪50年代，但是自80年代起才开始大面积应用于实际探测中。可控源音频大地电磁测深法自实际应用以来，在各个领域取得了相当的成就。不管是金属矿、煤炭、石油、天然气的勘探，还是地热、地质、水文的探测，可控源音频大地电磁测深法都能以其强大的勘查功能，完成测探作业。

一、可控源音频大地电磁测深法探测原理

可控源音频大地电磁（CSAMT）法是在音频大地电磁法（AMT）基础上发展起来的一种人工源频率测深方法，是针对天然电磁场信号弱的特点，采用可控制人工发射源方式，利用发射电偶极AB（一般1～3km）向地下发送不同频率的交变电流，形成交变电磁场，在距离场源足够远的地方通过测量相互垂直的电场信号Ex和磁场信号Hy，视电阻率公式如下：

二、可控源音频大地电磁测深法的优点

1、勘探深度范围大

根据不同地质目的及地电条件，CSAMT方法的勘探深度可以灵活控制：工作中依据当地电性特征设定测量频点的上下限并调整收发距离，一般可将勘探深度限定在0.03～2.5km范围内的某个区段。

2、分辨能力高

垂向分辨率（电性层或目标地质体厚度与埋深之比）可达10%；一般的人工场电法勘探方法的水平分辨率除受客观因素的制约外，还受到收发距及接收电偶极子大小的影响。为了增大勘探深度，不得不增加收发距，与此同时，水平分辨能力就降低了。而CSAMT法的水平分辨能力与收发距无关，粗略地说，约等于接收偶极子距离。

3、低阻敏感性

CSAMT法使用的是交变电磁场，它可以穿过高阻层，特别是高阻薄层。有些无法用直流电法探测到的高阻薄层下的地质体，用CSAMT法能得到较好的反映。

4、工作效率高

用一个发射偶极子供电，可以在它两侧的一个很大的扇形区域内进行测量，而且每一个测量点都是一个测深点。在交通不便的地区，可以根据实际地形，选择合适的地方布好供电偶极，在测量时，只需移动接收机，便可进行扫面性的测深工作。

三、可控源音频大地电磁测深法在内蒙古某铅锌矿中的应用

在开展可控源音频大地电磁测深工作之前，勘查区已经完成了1：1万的激电中梯扫面，并依据成果指导了部分钻探工作，也取得了很好的预期成果，但在见矿深度较深的地区，常规激电方法因为自身的局限性无法给予具有找矿意义的指示，给钻探工作带来很大的困难。所以，技术上急需利用一种有效的地球物理勘探方法来解决这一问题。工作区内主要的矿产的分布与构造、地层与侵入岩的内外接触带有密切关系，特别与断裂构造及其次级裂隙关系更加密切。可控源音频大地电磁测深法正是一种善于分辨断裂构造带、划分地层界线的地球物理勘探方法。

1、布置测线

本次工作各剖面的布置是经过研究已知成果资料的基础上布设的，各剖面的测点敷设全部采用RTK定位仪测量定点，使用上海华测公司生产的天骄X90RTK将已计算好的各测点坐标输入该仪器中，采用直接放样的方法，将各点放到实地，间隔40米，插红筷子，并且每隔200米进行定桩，标注点线号，其精度满足《物化探工程测量规范》要求。

2、野外探测与资料整理

野外探测主要采用AMTC磁探头、7个不极化电极、V8多功能电法工作站，设置7个通道对6个观测点进行测量，以此获得磁场值与电场值，进而转换成卡尼亚电阻率。经过近两个月的野外工作，完成剖面共26条，累计完成测点512个，检查点20个，剖面总长度19.44km。

在后期资料处理过程中，对各探测点的阻抗相位、视电阻率对其层厚度、层电阻率采用一维bostick层状模型与拟二维反演解释方法进行反演，能够有效地克服复杂地质环境所带来的影响。

3、资料分析与钻孔验证

通过对该矿区的L03线反演电阻率等值线断面图分析，电阻率值跨度较大，在测点148处，电阻率值出现异常，左右两侧的电阻率值有明显的梯度变化，从20Ω・m突变到200Ω・m，是典型的断层的电性特征表现，推测此处有断层存在，产状陡立，略向北东倾斜。在此点的内外接触带上是形成铅锌矿床非常有利的地段。依据此推断，布设了钻孔ZK06，在深度300米处，见到近2米厚的铅锌矿体，铅锌元素均达到了工业品位。L04线与L03线线距100米，L04线的电性特征情况与L03线基本相同，既在测点152处电阻率值出现异常显示，左右两侧的电阻率值有明显的梯度变化，也表现出断层的电性特征。根据L03线上的分析结果及钻孔ZK06的成果，在L04线上布设了钻孔W8ZK32500，也取得了预想的结果，在深度450米处见到了超过1米厚度的铅锌矿体，并且都达到了工业品位。由此可见，钻探结果和可控源音频大地电磁测探法异常推测结果相吻合。

四、结语

综上所述，将可控源音频大地电磁测探法应用在金属矿查找中，具有设备轻便、分辨率高、探测深度大、准确度高等众多优点。同样，因为可控源音频大地电磁测探法属于频率域卡尼亚电阻率测探法，在找矿的过程中，会有众多因素对岩矿间的电阻率产生影响，在实践应用的过程中，应该充分地考虑地质特征、矿床成因以及围岩电性等，以此提高探测的准确性与可靠性。

参考文献

[1]黄力军，刘瑞德，陆桂福，等.电法在寻找隐伏金属矿方而的定位预测作用[J].物探与化探，2004，28（1）.

中频电源篇7

关键词：煤田地质勘查；可控源音频大地电磁法；高寒冻土

中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0176-01

1 引言

现阶段，我国存在“富煤、贫油、少气”的能源结构，其中煤炭占主导地位，石油、天然气资源量十分有限。局限于浅层煤炭勘查与开采无法适应日益剧增的能源需求，突破已有框架向第二深度空间进军势在必行[1]。

越向深部，煤炭勘探开发的难度越大，而地球物理手段勘探可以查明地下深部结构与构造，是煤炭资源向深部进军的强大依靠。可控源音频大地电磁法（Controlled Source Audiofrequency Magnetotelluric，CSAMT）采用电偶极源作为人工场源，与直流电法相比具有工作效率高、勘探深度大、垂向分辨能力好、水平分辨能力强、地形影响小及不受高阻层屏蔽等优势。该方法在高寒冻土区的天然气水合物调查[2]、煤田地质勘查[3]中皆有应用先例，可穿透冻土层获取研究区的覆盖层、赋煤地层的分布、基底起伏特征及断裂等构造信息，为复杂地形条件下圈定有利成煤层位提供依据。

2 黄鹿沟地区的地质概况

研究^域位于祁连山中段高寒山地冻土区，海拔高度3500-4000米，地势险要，冻土厚度可达百米。青海煤炭地质勘查院在研究区开展了CSAMT探测，旨在获取研究区盖层厚度、赋煤地层的分布及深部构造信息，进而对研究区煤炭资源潜力乃至天然气水合物的赋存远景进行评价。

2.1 研究区地层

研究区地层由老至新有奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。奥陶系（O）分布在研究区南部，仅出露下统下部火山岩组（O1），岩性为浅绿-暗绿色片理化安山岩、细碧岩夹板岩、变砂岩、结晶灰岩和铁矿层。石炭系（C）石炭系全区均有不同程度的出露，为海陆交互相含煤地层，是煤田地质勘查的主要目标层位。二叠系（P）在全区均有不同程度的出露，为一套灰白、灰绿、灰褐色砾岩、含砾粗砂岩、细砂岩等碎屑岩与紫红色粉砂岩的相间韵律沉积，夹有泥灰岩薄层，与下部地层石炭系呈假整合接触。第四系（Q）出露有下更新统（Q1），下更新统（Q1）为土黄―土红色砾石层，胶结良好，略具定向排列，砾石成份复杂，与第三系地层呈不整合接触。

2.2 研究区构造

研究区构造线方向为北西-南东向，北部总体为一向斜构造，两翼地层由石炭系构成，核部地层由二叠系组成，北翼倾角较缓而南翼倾角较陡，南翼地层受断层改造保存不全。南部为一单斜构造，倾向南西；中部由一背斜构造和背斜的一翼共同组成。区域断层多为遭受后期改造的加里东期逆断层。

3 可控源音频大地电磁应用

CSAMT野外数据采集使用美国Zonge公司生产的GDP-32Ⅱ电法工作站。工作参数设置如下：供电偶极AB=1000m，测量电极距MN=100m，测深点距为100m，收发距r=3.76～6.11Km。CSAMT采用赤道偶极观测装置，发射频率选择0.125～8192Hz。以测区DF2测线为例分析可控源音频大地电磁的应用效果，利用SCS2D高斯牛顿法对测线数据进行二维反演得到地下的电性结构，据此进行地质地球物理综合研判，获取了黄鹿沟地区赋煤地层的分布及深部构造信息。

测线DF2长4.1km，物理点42个。测线由南至北依次出露二叠系地层、石炭系地层，二叠系地层及第四系地层。首层电性层电阻率大于100Ω・m，表征了第四系砂砾石层与冻土层的分布；第二电性层电阻率在40～80Ω・m，推测为二叠系或石炭系地层；第三电性层电阻率变化范围在10～30Ω・m，推测为二叠系或石炭系地层；第四电性层电阻率大于100Ω・m可能为奥陶系地层。据电性梯度带的分布推测23号点处存在北倾的逆断层F1，该断层发生在二叠系、石炭系和奥陶系地层之中；12号点附近存在南倾的逆断层F2，F2为基底断裂，断层以南为石炭系地层，以北为二叠系地层。赋煤层系――石炭系地层的分布如下：5～12号点为石炭系地层，石炭系埋深约为450～750m；12号点以北上部为二叠系地层，其下推测有石炭系地层，埋深在1200～1400m，基底为奥陶系。可控源音频大地电磁法的研究成果圈定了目标层位――石炭系地层的埋深、厚度，查明断裂的深部信息，为进一步的勘查开采提供了重要依据。

参考文献

[1]滕吉文，张雪梅，杨辉.中国主体能源――煤炭的第二深度空间勘探、开发和高效利用[J].地球物理学进展，2008，23（4）：972-992.

中频电源篇8

关键词：高频逆变；电除尘；电源优化；节能减排

中图分类号： TE08 文献标识码： A

Abstract: It has been difficult for the old ESP to meet the new dust emission standards, but the update of the equipment costs a lot of money, therefore, how to reach a higher cost performance becomes the focus of attention . After researches we found that the replacement of the industrial frequency power with the high-frequency inverter of the ESP power can greatly improve the collection efficiency, with a high cost performance and a good prospect of application.

Key words: high-frequency inverter; ESP; power optimization; energy saving and emission reduction

0 引言

电除尘器(ESP)是利用电力将气体中的粉尘分离出来，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。在我国，各类发电厂，燃煤锅炉，碱回收锅炉，水泥厂，垃圾发电厂，以及有色冶金工业、钢铁工业等行业，都不可缺少地需要配备电除尘器。它具有除尘效率高、阻力损失小、耐高温、烟气处理量大、操作自动化程度高等特点，应用广泛。

我国的煤炭消耗占总体能源消费的60%以上，由此引起的烟尘和SO2污染日趋严重。上个世纪80-90年用的电除尘器因为设计时环保要求不高，设计余地不大，急需更新换代。电除尘器供电电源是电除尘系统的关键设备，也是重要的能耗设备。提升电除尘设备供电电源的效率就成为了提高电除尘器效率，达到国家环保的新标准的最有效手段。

1 高频逆变电源原理及特点

高频逆变电源电除尘器的核心思想是把三相工频电转变成直流电，然后再利用现代电力电子技术将直流电逆变成高频交流加以控制，高频逆变的拓扑形式如图1所示：

图1 高频逆变电除尘电源框图

其主要特点是：(l)三相整流器把三相交流电转换成直流电，逆变器再把直流电压转换成高频交变的方波，这种方式在控制上具有很大的灵活性，主要体现在逆变器可以采用PWM(pulse width modulation)、PS-PWM(phase-shift pulse width modulation)、PDM(pulse density modulation)和PFM(pulse frequency modulation)等多种控制方式或多种控制方式的组合。由于采用了高频控制，输出电压的纹波小，系统的动态响应速度快，从而显著地提高了除尘效率。另外，由于控制方式的灵活性，高频逆变电除尘电源可以产生特定的高压输出波形，以适应不同的除尘工况。

(2)逆变器高频交变方波的输出形式使得升压变压器同时可为高频变压器。在保持升压比不变的情况下，高频变压器的高、低压绕组匝数相比于工频变压器明显减少。变压器体积的明显减小，相应制作变压器的原材料，如缠绕变压器的铜、制作油箱的铁、绝缘用的油等材料的使用都会大幅度减少。高频电除尘电源的重量只有传统工频电除尘电源的1/5左右。

(3)与传统的可控硅工频相控电除尘电源相比，高频逆变电除尘电源应用了全控型功率器件IGBT，开关速度快，电除尘器发生闪络时能够立即关断。高频逆变电除尘电源的上述特点使其具有比工频电除尘电源更加优越的性能。传统工频电除尘电源的功率因数约为0.7，效率约为75%；而高频逆变电除尘电源的功率因数达0.9以上，效率可高达95%以上，节能效果非常明显。

2 高频逆变电除尘器的先进性分析

2.1典型稳态输出波形对比

电源的输出电压和电流越大，除尘效率越高。而电除尘器工作电压受闪络电压限制存在上限值，因此，在相同闪络电压下，电除尘电源输出电流越大，除尘效率将越高。图2是稳态工作时高频逆变电除尘电源与工频电除尘电源的典型波形对比图。

图2 稳态时高频逆变和传统工频典型波形对比

由图可见，工频电除尘电源输出电压具有较大的纹波，当闪络电压为约80kV时，平均输出电压约为60kV，只有闪络电压的75%。而高频电除尘电源输出电压较平稳，接近闪络电压。因此，高频逆变电除尘电源具有比工频电源更大的输出电流能力，除尘效率更高。

2.2动态输出波形对比

高频逆变电除尘电源不仅在稳态时具有突出优点，动态性能同样优异。图3为高频逆变电除尘电源和工频电除尘电源在电除尘器发生闪络和重新启动时的典型对比波形。

从上图中可以看出，当闪络发生时，两者的输出电压都迅速下降，不同的是高频逆变电除尘电源能够迅速响应，封锁电源输出，所以输出电流也随之迅速下降至零。而工频电除尘电源由于不能立即关断晶闸管，导致输出电流存在较大过流，且要经过很长时间才逐渐下降至零，在这个过程中，大量能量消耗在电除尘器中，并给电源造成很大冲击。

从图3中还可以得出结论，高频逆变电除尘电源闪络持续时间短，经过较短的退电离时间，系统就可以再次重新启动；而工频电除尘电源由于闪络持续时间长，火花放电严重，电除尘器产生了大量的空间电荷，所以需要经过较长的退电离时间，系统才可以重新启动。当系统重新启动时，由于高频逆变电除尘电源的响应速度快，因此输出电压能够迅速达到预定电压，而工频电除尘电源则需要多个工频周期后才能达到。上述两点表明，高频逆变电除尘电源的有效除尘时间将高于工频电除尘电源，除尘效率更高。

3 高频电源的应用实例

表1给出了各种工业应用采用高频电除尘电源后，粉尘排放量相对于传统工频电除尘电源下降的现场数据[9]。

表1 各种工业采用高频电除尘电源后排放量下降数据

应用场合 地点 安装高频电除尘电源装置数量（台） 排放量减少比例

燃煤锅炉 世界各地 195 ～60%

碱回收炉 Baltic,Canada,South America 143 40-60%

湿式电除尘器 世界各地 103 40-85%

水泥和石灰 Europe 95 ～75%

垃圾 Japan,Europe 51 20-50%

生物锅炉 Baltic 121 10-40%

玻璃制造 USA, Europe 52 ～60%

从表1可见，高频电除尘电源在减小粉尘排放量上的效果显著，平均可高达50%左右。

4 总结

从本文的研究可以看出，高频电源在电除尘器上的使用具有很大的应用空间。高频电源不但可以大大降低电除尘电气设备的电耗，对企业节能减排和应对排放新标准都能起到极大作用。而且高频电源的改造性价比高，对于不方便大规模更换电除尘设备的企业有着很大的吸引力。

参 考 文 献

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[3] 张琪.塑料薄膜表面处理电源的PS-PWM控制及其人机界面,硕士学位论文,杭州:浙江大学,2006.

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中频电源篇9

关键词：高频电源；电除尘器；前电场

引言

随着我国国民经济的高速发展，污染问题也日趋严重。与此同时，我国国民环保观念正不断进步，建设资源节约型、环境友好型社会的目标已提上日程，应做好各行业的节能减排工作。电除尘器利用高频电源进行除尘，在发电厂以及锅炉行业应用非常广泛，该设备具有较高的除尘效率，还能有效控制烟尘排放，降低空气污染。因此，为建设可持续发展的社会，有必要对高频电源在电除尘器中的应用展开研究。

1高频电源及其工作原理

高频电源全称为高频高压开关电源，是专门用来对电除尘器供电的装置，在电力、冶金、化工以及水泥等产业中有着极其广泛的应用，具有低碳、环保、高效的特征。电除尘器所使用的高频电源是一种逆变式电源，借助高频开关技术提供窄脉冲的供电电流，由于使用的是逆变式电源，可以提供多种纯直流电压和电压波形，完全符合电除尘技术的需要。此外，使用高频电源还可有效防止电除尘器发生短路或火花放电。当发生短路或放电时，高频电源可以封锁电源输出，迅速提高电源动态响应速度，供电电压接近纯直流输出，有效避免了短路现象发生。此外，高频电源还可控制电除尘器前电场的电磁强度，对通过该电场中的粉尘提供电场力，从而提高粉尘的运动速度，达到减少粉尘排放的效果。高频电源运行及工作方式主要有两种：恒定周期供电方式、脉冲供电方式。这两种供电方式具体特征如下：（1）恒定周期供电方式：按照预先设定的频率参数进行供电输出，因此频率参数的设定决定了最后的电压以及电流输出值的大小。恒定周期供电方式由于频率恒定因此工作状态相对稳定，但恒定周期供电方式设备自身能耗大，其效果也不太明显，当烟尘发生比较大的变化时，则需要操作人员进行指令输入加以调整。（2）脉冲供电方式：并不设置具体参数，而是将高频脉冲、低频脉冲进行组合来供电，因为脉冲有高低，所以脉冲供电方式输出的电压以及电流呈现明显的动态变化。与恒定周期供电方式相比，脉冲供电方式可以有效提高除尘效果，当烟尘等发生变化时，其也能够起到非常好的除尘效果。同时，因其采用了高频脉冲与低频脉冲的组合脉冲，因此自身能耗也相对较小。

2高频电源技术在电除尘领域的使用

要分析高频电源在电除尘领域的应用，首先应分析电除尘效率计算的多依奇公式：（1）式中，η为电除尘器的工作效率；A为电除尘器表面的收尘面积；ω为带电粒子在电除尘器前电场中的运动速度；Q为电除尘器所能够处理的最大烟气量。根据公式（1）可以发现，对于一台设计良好的电除尘器来说，其最大处理烟气量以及收尘面积都是固定的，即Q与A是固定不变的，因此，电除尘器的工作效率与运动速度成正相关，即ω越大，其工作效率越高；ω越小，其工作效率越低。那么ω又是如何计算的呢？有研究者通过研究得出通过公式（2）我们可以清楚地看到，带电粒子的运动速度跟电磁强度（E）成正比，跟带电粒子的颗粒直径（a）成正比；跟烟尘的黏度（η）成反比。通过以上公式可以发现，电除尘器的工作效率是由电磁强度以及带电颗粒和烟尘黏度等因素决定。电除尘器主要作用是处理烟尘，因此无法控制带电颗粒的大小及烟尘黏度，能够控制的只有电磁强度。由于电磁强度的大小是由通过电场的电压决定的，因此，在电除尘器中使用高频电源可以有效提升除尘效率。前述理论公式也得到了实验的具体验证，有研究者通过实验得出的具体结果支持了理论。如图1所示，我们可以看出在不同的电压下颗粒运动速度是不同的。较一般的电源来说，高频电源所输出来的电压要高大约30%。而通过前述公式我们也可以大致看出，当电压高出30%时，颗粒的运动速度大约提升了60%，这一提升的幅度我们也可以从图1中得到验证。对于高频电源来说，若其采用的是恒定周期供电方式，其输出的电压则是直流电，当高频电源使用的是脉冲供电方式时，其对电除尘器前电场提供的电流以及电压则是不稳定的，电压也是波动的，对不同大小的颗粒都能够进行处理，以降低电除尘器中的粉尘黏度，提高电除尘器的除尘效果。有研究者对比了使用高频电源及未使用高频电源两种情况下的电除尘器能效大小，结果如表1所示。从表1中我们可以发现，使用高频电源后，电除尘器的自身能耗明显小于未使用高频电源的能耗。因此可以得出结论：在电除尘器中，使用高频电源可以有效提升电除尘器的工作效率，减少其自身能耗，是非常实用的一种技术。

3高频电源电除尘器的优点

与传统电源相比，高频电源的优势体现在以下两个方面：一方面能够有效提升电除尘器的工作效率，另一方面能够有效提升能源利用率。（1）有效提升工作效率和设备性能。从工作效率的角度，根据上文分析，当电压提升30%时，效率大约提升60%。同时，相对于传统电源，高频电源不容易因短路或电火花等造成损害，因此更加耐用，性能更加优越。（2）具有较高的能源利用率。从能源利用率的角度，电除尘器使用了高频电源后，可以节约大约20%的能源。同时，高频电源的节能还体现在整个系统之中，不单单是对前电场，对于电除尘器的整个系统而言都具有较好的节能效果，因为当高频电源采用纯直流供电方式时，电除尘器的实际输出功率仅为自身额定功率的70%，这就有效节约了能源，也保护了环境。（3）降低了企业生产成本。引进了自动化控制技术后，电除尘器的节能性又有了一个很大程度的提升，可以达到50%。因此，使用高频电源不仅可有效提升电除尘器的工作效率，还能帮助企业节约成本，提升经济效益。

4结语

高频电源技术在电除尘领域的应用，可以有效提升电除尘器的工作效率，降低企业成本，提升能源使用效率。此外，高频电源还有着安全稳定、适应性能良好等等优点，因此有必要加强对高频电源的推广使用，以有效缓解烟尘造成的环境污染问题，帮助企业创造更多利润，推动我国电除尘技术的整体水平提升。

［参考文献］

[1]陈多.高频电源在火电厂电除尘上的研究与应用[D].广州：华南理工大学，2013.

中频电源篇10

[关键词] 监控 视频 干扰

1 概述

在闭路监控系统中，监控视频图像不佳，存在干扰问题，一直是最常见、最难对付、也是最受关注的问题之一。近年来，包括闭路电视监控系统（CCTV）在内的智能化系统在住宅小区建设中的应用越来越多，由于建筑物内外的电气环境比较复杂，容易形成各种干扰源，如果施工过程中未采取恰当的防范措施，各种干扰就会通过传输线缆进入闭路电视监控系统，造成视频图像质量下降、系统控制失灵、运行不稳定等现像。因此研究闭路电视监控干扰源的性质，了解对闭路电视监控系统的影响方式，并采取措施解决干扰问题对提高闭路监控系统工程质量、确保系统的稳定运行非常有益。

本文结合我公司开发的几个住宅小区闭路监控系统工程实施过程中所遇到的监控干扰问题及最终处理办法，初步分析并总结出监控视频干扰发生的原因及问题的解决方法。

2 视频的传输介质及方式

2.1 视频的传输介质

同轴电缆是使用最广泛的视频传输介质，一般用于中短距离的视频信号的传输。同轴电缆的电气特征使得它非常适合传送摄像机到监视器的全视频信号（CCTV视频信号是由分布很广的低频信号和高频信号组成的）。传送低频信号（20赫兹到几千赫兹）时可以使用几乎任何种类的导线。在实际应用中，几乎所有导线都可以用作电话线。但要传送频率范围在20Hz到6MHz之间的视频信号，同时不希望有任何衰减时，就需要使用同轴电缆。

2.2 视频的传输方式

在电视监控系统中采用视频基带传输是最常用的传输方式。所谓的视频基带传输是指视频信号不经过频率变换等任何处理由图像摄取端通过同轴电缆直接传输到监视端的传输方式。

3 视频干扰发生的原因

图像在传输时直接利用同轴电缆的0~6 MHz频带来传输，非常容易受到干扰，使图像出现网纹、横纹和噪点影响监视效果。对于基带传输视频干扰，主要有以下几种类型：

3.1 工频干扰

当摄像端与监控设备端同时接地时，由于地电阻及电缆外皮电阻的存在，在两地之间电力系统各相负载不平衡或接地方式不同引起电位差，使两接地端存在电压降，电压降加在屏蔽层两端并与大地（地电阻）构成回路产生地电流，地电流经过线缆屏蔽层形成干扰电压，地电流的部分谐波分量落入视频芯线，致使芯线与屏蔽层之间产生干扰电位，使干扰信号加入视频信号中对监控图像形成干扰，从而产生工频干扰。

3.2 空间电磁波干扰

当监控电缆在空中架设时，空中电磁波干扰信号所产生的空间电场会作用于监控传输线路，使线路两端而产生相当大的电磁干扰电压，其频率约在200Hz~2.3 MHz。由于电缆中电位差的存在，使电缆屏蔽层产生干扰电流，而一般情况下摄像端和监控设备端均为接地状态，这就使干扰电流通过线缆两端接地点与大地形成回路，导致终端负载产生干扰电压，干扰信号耦合进视频信号中，产生空间电磁波干扰。

3.3 低频干扰（20Hz～几千Hz低频噪声干扰）

由于声音、数据等信号属于低频信号，其频带狭窄，在传输时只用到20Hz～几千Hz，几乎采用任何种类的电缆都可以传输，一般只受工频干扰。用于传输视频信号的同轴电缆，其屏蔽层抗干扰曲线特性表明干扰信号频率越高其屏蔽性能越好，对于诸如载波电话、有线电台等低频率信号干扰反而显得苍白无力。低频干扰信号同样会在传输线缆上产生干扰电压，从而影响图像质量。

3.4 高频干扰（高频噪声干扰）

虽然视频传输所用同轴电缆抗高频干扰要比抗低频干扰性能强，但是强高频干扰信号还会对图像的传输产生干扰。大电荷负载启停、变频机及高频机等在工作时除了输出高强度基波外，同时还会产生高强度的二次谐波。虽然谐波强度比基波低很多，但高次谐波频带很宽且成分复杂，所以基波的各次谐波都会对利用视频基带传输（即6 MHz带宽内）的视频信号造成不同程度的干扰。

3.5 电源干扰

电源不“洁净”，是指在正常的电源（50周的正弦波）上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号，多来自本电网中使用可控硅的设备，特别是大电流、高电压的可控硅设备，对电网的污染非常严重，这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置等等，都会对电源产生污染。不洁净电源使摄像机和其它有源设备工作不稳定，进而形成干扰。

4 干扰的弱化与消除

从以上干扰来源分析可以看出，干扰的原因有很多。因此，要解决干扰问题，首先要分析出干扰成因，然后对症下药。有些干扰是无法完全消除的，只要能弱化到我们肉眼无法察觉即可，这样投入的成本也相对较低。

4.1 工频干扰的消除

工频干扰的消除方法有两种，一种是想办法使各处的“地”电位与“电网地”的电位差完全相同，或者切断形成地环流的路径。由于工程环境比较复杂，使各处“地”完全等电位比较困难，只能通过加大摄像机供电线缆的线径，尽可能降低地回路的电阻。另一种是采用切断地环流回路的方法，在摄像机或显示器端有一端不接地，通常在显示器端不接供电电源的地，这样虽不能完全消除干扰但可大大减少工频干扰。

4.2 空间电磁波干扰的消除

在经济条件许可下，尽量选择高密度编织网视频线，且外加钢管保护或走金属线槽，施工时，线缆尽量埋地。这可以有效降低空间磁场的干扰。

4.3 低频干扰的消除

选用合适的视频抗干扰器直接接在摄像机的输出视频信号（或确定无干扰的视频信号）上，将视频信号由传统的基带传输0~6 MHz上移频，使带宽达到12 MHz从而避开常受干扰的低频段，由于其低频部分被移到干扰频率之外，所以可以从根本上消除各种低频干扰的影响。

4.4 高频干扰的消除

视频信号的高频干扰在图像上表现为雪花点和50Hz横纹滚动，对于雪花点干扰是由于传输线上信号衰减以及耦合了高频干扰所致，这种干扰比较容易消除，在摄像机与控制矩阵之间合理位置增加一个视频放大器，将信号的售噪比提高，或者改变视频电缆的路径避开高频干扰源，高频干扰的问题可基本上得到解决。对于图像中的高频干扰，因它的频带仍在6 MHz采用空隙率为50％左右的屏蔽网可基本消防高频干扰，但要达到50％的空隙率，屏蔽网根数需每个波长长度有60根以上，这样高的密度又会使电缆的柔韧性下降，因此比较好的方法是采用带有双层屏蔽的视频电缆。

4.5 电源干扰的消除

使用洁净电源或加装相关处理设备。监控系统的供电方式只有两种：一种是集中供电方式即电源都引自一处，另一种是分布式供电，即摄像机在安装位置附近取电源。从抗干扰效果的角度讲，集中供电方式更好一些，可以基本消除各处参考电位不等的情况。但如果电源线上耦合上高频噪声，即使视频电缆的屏蔽再好，也会将噪声送至显示器，因此摄像机的供电电源线最好也要屏蔽。