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东力科创 CT110-02 变频器在高频臭氧发生器上的应用
深圳市东力科创技术有限公司 技术服务部
 
摘 要: 本文主要讲述了深圳市东力科创技术有限公司 CT110-02 系列变频器在高频臭氧发生器上的应用,利用 CT110-02 变频器实现的电源系统,保证臭氧发生器系统的稳定性与可靠性。
 
关键词: CT110-02 高频电源 臭氧发生器
 
一、引言
      臭氧是一种强氧化剂, 在饮用水,污水,工业氧化,食品加工和保鲜,医药合成,空间灭菌等领域有着广泛的应用。由于臭氧在对微生物起作用之后,会裂变为完全无害的氧原子,绝不会产生二次污染,因此臭氧已越来越多地用来代替氯及其化合物的消毒。随着人们对环保的认识逐步加深增强,臭氧正成为公认的最佳消毒剂。 传统的臭氧发生方案采用工频电源,但工频发生器体积大、功耗高,已基本退出市场。中、高频发生器具有体积小、功耗低、臭氧产量大等优点,是现在最常用的产品。 本文以北京某臭氧发生器公司变频器适配触摸屏完成臭氧的发生与产量自动匹配为例,详细介绍深圳市东力科创技术有限公司开发的 CT110-02 系列变频器在高频臭氧发生器上的应用。
 
二、 高频臭氧发生器原理介绍
 
2.1 臭氧发生原理
臭氧的工业生产方法,通常应用高压无声放电原理:让净化干燥的空气或者氧气流过电极间隙,通过此高压放电间隙,部分氧分子中化合键断开而生成氧原子,氧原子与氧分子结合生成臭氧。这种臭氧发生方法称为电晕放电法,也就是当放电器件两电极间所加的高频正弦交流电压大于临界起晕电压时,在放电电极的表面上产生电晕放电。
      臭氧的不稳定性使其很难实现瓶装贮存 ,一般只能利用臭氧发生器现场生产, 随产随用,这就要求臭氧的产量可根据实际需要自动调节,但产气效率不应降低。
 
2.2 高频臭氧发生器的系统结构
      高频臭氧发生器的主体结构分为四个部分:
1、 电源部分: 核心控制部分,由高频输出变频器和升压变压器组成,高频输出变频器将工频电源转变成 8KHz 以上的高频输出已提供高频电源;升压变压器通过升压将变频器提供的高频电源转变成 2000~8000V 的高频高压电源。
2、 气源部分: 臭氧发生器可以利用 2 种气源,一种为空气由无油空压机、干燥器等提供。 另一种为纯氧或者富氧空气,由氧气瓶或者制氧机提供。空气或者氧气进入发生器之后要进一步干燥和减压,经计量连续进入臭氧发生部分。
3、 臭氧发生放电室: 采用垂直管式单元气室,由电极管、介电管或者水管等组成。放电室两端连接不锈钢管用于气流通路,放电室的二个放电片背面贴铝质散热片进行风冷却或水冷却。氧气或空气进入放电室后被分为二路,沿着放电片的表面隙缝的高频高压电场流过,部分氧分子中化合键断开而生成氧原子,氧原子与氧分子结合生成臭氧分子,臭氧气和空气的混合气体沿管路被泵出。
4、 冷却部分: 臭氧发生器的工作效率决定了有相当一部分电能不是用来生成臭氧而是转变成热量,高温利于臭氧的分解,导致臭氧产量和浓度下降,因此需要对臭氧发生室做冷却处理。一般采用轴流风扇进行风冷处理。
 
三、 东力科创臭氧发生器变频解决方案
 
3.1 控制方案
       深圳市东力科创技术有限公司 CT110-02 变频器以 DSP 控制系统为平台,采用国内技术领先的无PG 矢量控制技术,并配合多种保护方式,可应用于异步电机,提供优异的驱动性能。产品在风道设计,硬件配置,软件功能方面都极大的提升了客户易用性及环境适应性。
      结合臭氧发生器的工艺和 CT110-02 系列变频器强大的 VF 分离控制性能, 最大输出频率可达8KHz,且输出电压和输出频率可独立调节。系统具有电压锁定和电流锁定两种模式自由切换。其中电压锁定模式下自动搜索系统谐振点,保证系统运行效率最佳;电流锁定模式下可自由确定负载输出,优化的 PID 调节模式保证负载锁定快速稳定无超调。
     基于 CT110-02 系列变频器在高频臭氧发生器上的实现框图如下:
 
3.2 具体工况
 
负载
额定电压
额定电流
额定频率
最大功率
臭氧发生器谐振电路
380V
22A
8000Hz
11KW

四、 系统调试步骤
 
      第一步:变频器参数配置: 检查好接线,根据负载功率设置 F01.00~F01.03 参数,然后按照变频器参数设置表设置变频器参数。变频器参数设置表如下:
 
      第二步: 谐振频率点搜索: 进入触摸屏界面后,触摸屏自动根据设定的额定电压/电流等参数匹配电压、电流的最大设定值。此时参数设定处于锁定状态。
点击登录,输入登录密码,进入待运行状态。电压锁定状态下,根据实际情况配置设定电压,并大致设置一个设定频率,然后运行设备。设备自动调整设定电压下的输出频率并不断记录对比输出功率。设定输出电压下输出功率最大时的运行频率即为当前电压对应的谐振频率。设定频率自动更新为搜索出来的谐振频率。
谐振频率点搜索完毕后请手动停机。
界面显示如下:
第三步: 电流锁定模式运行: 系统停机后,切换运行模式至电流锁定模式。此时根据实际工况需要配置设定电流,变频器通过 VF 分离运行模式,在输出频率锁定的情况下自动通过 PID 控制调整输出电压,保证输出电流稳定,即产气量基本恒定。
根据实际运行状况,实时对比输出电流与 设定电流之间的误差。若输出电流震荡,可手动微调比例系数和积分系数,以保证电流调节快速稳定无超调。
界面显示如下:
 
五、 结束语
 
 随着人们对环保的认识越来越深入,臭氧发生器将越来越普遍。 东力科创 CT110-02 系列变频器结合高频电源输出、 VF 分离控制、谐振点自动锁定、负载闭环输出等功能,完美的完成了臭氧的发生和使用之间的高效平衡,在满足客户工艺需求的前提下,极大的提高了系统的运行效率,得到了客户的一致赞誉!
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