[发明专利]一种高频臭氧发生器容性负载无功补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及臭氧发生器技术领域，尤其涉及一种高频臭氧发生器容性负载无功补偿的方法。

背景技术

臭氧技术在人们健康生活、工业生产以及治理环境污染等方面扮演着重要角色，近年来对大型臭氧发生器的需求日趋增大。目前学者们对无功补偿研究多在电力系统领域，无功补偿在电力系统中具有降低网损，改善节点电压质量，提高功率因数等重要意义。学者们利用串联谐振电压易起振的优点设计串联谐振高频逆变电源，从软开关技术，减少谐波，工作频率与谐振频率关系，降低开关管损耗等方面入手改善臭氧发生器性能，虽然一定程度提高了电能传递效率，但也遗留下来变压器发热，整机功率因数如何提高等问题。对于霓虹灯、荧光灯等容性负载也存在功率因数低的问题。关于容性负载无功补偿的文献介绍不多，尤其在高频臭氧发生器容性负载的无功补偿介绍尚未见到，高频的优势在于，相对工频条件下放电单元单位面积注入功率较大，因而体积小，且电源变压器体积也小，臭氧产生效率高。

小型高频臭氧发生器正常工作时所需电源变压器容量较小，且性能稳定，不需要额外增加成本并联电抗器。但随着放电单元数量增加，高频条件下，放电功率增加的同时，负载容性电流也随之增加，电源及变压器输出容量以较大幅值增加，使得设计成本提高。较高比例的无功功率无形中给电源及变压器增加了负担，降低了整机功率因数，系统温升增加。因此，利用无功补偿减少电源变压器输出容量对大型臭氧发生器的研制具有重要意义，是研究人员必须要考虑的。

本发明针对电源变压器输出容量增大，系统温升增高，功率因数降低的问题，从容性负载工作时有功及无功分量分析出发，采取在串联谐振基础上，并联补偿电抗器进行无功补偿的方法，实现对容性负载无功补偿，减少电源及变压器输出容量，降低系统温升，提高整机功率因数的目标。

发明内容

本发明目的在于，针对上述容性负载无功分量大，引起电源变压器输出容量增大，温升增高，整机功率因数降低的问题，提出并联气隙可调电抗器的方法，该方法对容性负载进行无功补偿，进而降低变压器和整流逆变电源的输出电流中的容性分量，减轻电源及变压器的发热情况，提高整机功率因数的目标。

为实现上述目的，采用并联气隙可调电抗器对容性负载进行无功补偿，其电抗器的电感L理论计算值，满足以下件：

其中，C_d为介质电容，R为容性负载工作时等效电阻，ω＝2πf，f为激励频率。

优选的，在电抗器磁路中留有气隙，通过改变气隙的大小进而调节电抗器的电感值。

优选的，通过调节电感L值改变无功补偿效果，通过判断负载支路电流和电抗器支路电流相等或者接近，进而判断补偿效果是否理想。

因臭氧发生器容性负载具有动态特性，放电前后容值发生变化，理论计算电感值无功补偿效果和理想效果有一定误差，实际条件下是无法达到理想效果的。电感值大小直接影响变压器的输出电流及容量；电网侧给予容量及功率因数。判断电感值是否合适即补偿效果是否理想的条件是：负载支路电流和电抗器支路电流相等或者接近即发生并联谐振或电流谐振。

具体的：通过理论分析与计算，设计电抗器L的参数。

进一步地，将所设计电抗器进行实验，验证是否实现了无功补偿的目标。

进一步地，因容性负载具有动态特性，所以将所设计电抗器电感值做进一步地优化，通过改变磁路气隙调节电抗器电感值，使得无功补偿效果更加理想。

进一步地，通过采集补偿后的数据，并将数据进行处理。

进一步地，从电源变压器输出电流及容量；电网基于容量及功率因数；系统温升等参数量化无功补偿的效果。

有益效果：

1)并联电抗器起到了良好的无功补偿作用，变压器及电源输出容量降低，整机功率因数得到提高。

2)无功补偿后，变压器原边、副边总电流减小，变压器线包，IGBT、缓冲电容、叠层母排温升均减小。热损耗减少的同时提高了电能利用率。

综上所述，臭氧发生器容性负载并联电抗器实现了无功补偿的作用，降低了变压器及整流逆变电源的输出容量，电源及变压器温升降低明显，提高了整机功率因数及电能利用率，臭氧发生器性能得到显著改善。

附图说明

图1为现有技术臭氧发生器电路拓扑图。

图2为现有技术丽萨如图形测量方法示意图。

图3为现有技术测量的丽萨如图形。

图4为现有技术丽萨如图形所建立的坐标系。

图5为本发明实施例并联电抗器后臭氧发生器电路原理图。

图6为本发明实施例臭氧发生器负载等效电路图。