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| 加工种类：代加工 | 加工方式：任何方式 |
3.1高频开关电源电源
电离放电产生臭氧的技术关键在于开关电源的参数设计，开关电源的优劣不仅关乎臭氧系统的稳定，而且对臭氧生成效率和臭氧浓度的提高具有非常重要的作用。采用新一代的IGBT作为开关管，设计软开关全桥移项开关电源，借以提高电源频率，增加稳定性和减小体积，是目前国际上研究的热点。
由于大功率高频率的臭氧开关电源技术难度大，目前国内大多采用工频（50Hz）和中频（600－1000HZ）。设计思路仍然是可控硅整流，技术水平停留在20世纪50年代。少数企业采用IGBT开关管，但设计思路是硬开关，但是硬开关的频率做到10KHz以上就会容易损坏IGBT，所以这部分电源的频率一般在2－10KHz，众所周知，开关电源频率在20KHz以下会有噪音，对环境造成污染，而且容易损坏。而软开关技术难度较大，国内很难见到见到的软开关、高频率，大功率的臭氧开关电源。
我公司联合郑州大学射频与等离子体实验室，根据多年等离子体电源的设计特点，借鉴国际先进技术，联合新型传感器实验室，电磁兼容实验室等单位，采用当今新型的器件和材料，综合利用现代电力电子技术、微电子技术、控制技术，自行开发了软开关，大功率，高频率的臭氧电源。
中仁高频高压电源性能特点:
1.全桥移项软开关技术，零电压、零电流关断，减少对IGBT的冲击，使模块的寿命大大延长。
2.采用美国德州仪器的芯片控制，频率可调，功率可调，占空比调节范围0－100％。
3.过压保护，过流保护，高温保护，故障报警，可输出485信号，实现PLC控制和远程控制。
4.先进的电路设计，特殊的去毛刺技术，电流电压波形可以实现标准的正弦方波，对功率模块的冲击大幅度减小。
5.独特的电路整体保护设计，不加保护电路，电路本身就能实现短路保护，从而避免了保护电路保护不及的情况。
6.开关器件:采用日本东芝第五代IGBT模块，该模块适合高频开关，效率高，稳定性强。目前我们的臭氧电源的频率为20-30KHZ，正在开发频率为40-60KHz的开关电源。
7.大功率铁氧体磁芯的采用，大幅度减小了中频的硅钢片高压包的体积，大大提高了变压器的效率。
8.高压包多股丝包线绕制，真空浸漆，环氧树脂灌封，防潮，防击穿，克服了高频的集肤效应。
9.放电次数比较低频成倍增加，臭氧浓度高，功耗小，使臭氧生成效率成倍提高。
10.由于频率大于20KHz，所以工作时无噪音，真正实现无声放电，避免了频率在2-20KHz时的高频噪音。突破了臭氧开关电源的20KHz革命。
11．先进的模块式设计，精密电路树脂封装，防潮防水防灰尘，给电源的维修和调试带来极大方便，也为不同功率的电源开发提供了便利。
12.功率管散热:水冷。
13.输出高压:4000V－9000V。
一、公司及团队简介
1.1公司简介
郑州中仁臭氧技术有限公司，是在郑州中仁工贸有限公司的基础上，依托郑州大学射频与等离子体实验室、解放军信息工程大学、河南大学药学院等院校平台组建起来的。公司以等离子体超临界电场窄隙放电产生高浓度臭氧发生器为主要课题，突破了臭氧电源20Khz的难关，利用软开关全桥移项技术，研制出了高频率、大功率、数字式电源，并研制成功α型AL2O3介质薄层窄隙放电新工艺，实现了臭氧发生器高浓度、高效率、模块化、小型化。臭氧浓度可达200mg/l，臭氧电耗6KW/O3KG，技术水平国内领先，达到世界先进水平。
1.2实验室简介
郑州大学射频与等离子体实验室包括郑州大学信息工程学院、环境与水利学院、电气工程学院的部分教师和科研人员组成，主要的业务范围是电磁无损检测、电磁环境与电磁兼容检测、电力电子设备运行状态在线监测及相关理论与技术的研究，检测仪器的研制、开发，成果的转化及技术培训等。培养电磁场与微波技术、激光技术、电力电子新技术、结构检测等方向的研究生，博士生。
1.3专家简介
刘平，教授，博士生导师。主要研究领域：电力电子技术、功率射频技术和等离子体技术。多次赴美国、日本、加拿大、韩国参加国际合作研究和学术交流。主持了磁镜等离子体射频加热系统研制项目，参加了磁镜和托卡马克上的等离子体射频加热实验研究；在美国麻省理工学院进行的磁镜型等离子体火箭研究，验证了这类火箭的科学可行性，第一次成功测量了等离子体火箭的推力；大功率开关电源研究项目的部分成果已经在企业中应用，转化为经济效益。
目前承担的研究课题有：国家自然科学基金项目，用于高频通讯的等离子体天线研究；等离子体臭氧放电原理与大功率软开关高频率臭氧开关电源的研制，射频感应等离子体源射频发生器研制，高频感应加热电源研制，高效率射频发射机研制等。
二、臭氧发生器
2.1电离放电产生臭氧的原理
臭氧产生的过程是介质阻挡等离子放电放电的过程，供电单元提供高压电场而使流过放电间隙的氧气在此电场中通过，从外加放电电场获得能量的电子与氧分子发生非弹性碰撞，电子把能量转移给氧分子，气体被激励后，发生电子雪崩。当电子从放电电场获得的能量大于8.4eV时，氧分子开始分解，电离，并形成臭氧。
2.2提高臭氧效率的理论支持
在气体放电中，臭氧分子也会分解，臭氧分子的分解、电离能为2eV，所以具有2－8.4eV能量的电子会分解臭氧。所以控制低能电子的的产生是提高臭氧浓度和效率的根本途径。为了高能电子的获得，就要突破目前的弱电放电，采用强电离放电，具体办法有三个方面：
第一，增加电源峰值电压，提高放电频率
放电室内电晕放电的功率方程式可表示为：P=4CdVsf[V0-（Cd+Cg）Vs/Cd]
式中：P-电晕元件放电功率，W；
Cd-介电体电容，F；
Cg-放电间隙电容，F；
Vo-外加驱动电压（峰值），V；
Vs-间隙间的电晕起始电压（峰值），V；
f-外加驱动电压频率，Hz。
从公式可以看出，通过改进供电电源的峰值电压和频率来提高臭氧发生器的效率和臭氧浓度。
第二，从公式中我们还可以看到，放电介质越薄，介电常数越高，介质损耗越低的介质越能提高臭氧的效率。
瓷介质具有较高的电气强度、较大的介电常数值和较强的耐腐蚀能力，近年来国际上提出采用瓷介质作为放电室，来取代玻璃介质。由于搪瓷的加工难度小，成本低，所以国内几家大的臭氧厂家都采用搪瓷作为放电体，在频率600－800HZ的高压电场中臭氧浓度达到100mg/l，臭氧生成效率达到1Kg/10KWh，是臭氧生成理论值（430g/KWh-590g/KWh）的1/5。
由于搪瓷烧结工艺所限，容易产生微孔，不适合在高频下（10KHz以上）工作，即便在600－800Hz的频率下，也很容易产生电子灰，电子灰影响放电效率，臭氧浓度会大幅度下降；随着微孔的扩大，搪瓷介质就会在薄弱处被击穿。目前国内厂家的搪瓷臭氧放电室不到一个月就要清扫一次，给维护带来很大麻烦，而且臭氧管击穿会冲击电源，所以很多厂家都在每个放电管上加一个保险管，但是根本问题仍难以解决。
目前国际上比较先进的臭氧放电体开始采用α型AL2O3氧化铝陶瓷，陶瓷介质具有高强度、高密度、高绝缘度、高介电常数、高均匀度、低矫曲度和低介质损耗等优点，比较适合作为臭氧放电体，目前国际上先进技术已经使臭氧生成效率达到1Kg/5KWh，是臭氧生成理论值（430g/KWh-590g/KWh）的1/2。
第三，采用较窄的放电间隙。
减少放电间隙，就能增大放电间隙的电场强度，并减少热量生成。
第四，有效冷却
产生臭氧反映过程是放热反应，由于臭氧发生器比较紧凑，热量产生多而且集中，如果热量不能有效散发出去，高温会加速分解臭氧，利用空气源的还会大大增加氮氧化物的产生，而且高温还会造成介质的热击穿。
