电晕机产品设计手册20131015

1、数字式电晕冲击机DCM系列(V1.0.0)产品设计手册资料汇编号：R&D2013121801 温州安能聚电器有限公司2013.12更 改 信 息 登 记 表版本更改原因更改说明更改人更改时间V01新建钱升雨2013-12-18一 命名说明：DCM 010 H 221 | | | |电晕系列 功率 类型 工作电压 010：1KW G：管道型 221：220V 020：2KW P：表面型 381：380V 型号功率工作电压工作频率处理张力DCM010G2211.0KW220V±10%15-35KHzDCM020G2212.0KW220V±10%15-35KHzDCM03

2、0G2213.0KW220V±10%15-35KHzDCM060G3816.0KW380V±10%15-35KHz二功能说明:1.变压器相关参数：a. UYF42磁芯尺寸：高178cm；宽：121cm；横截面直径：42mm,窗口：110*36mm; Ap=11*3.6*3.14*2.1*2.1=548cm4 此变压器功率有些大，体积有些大了，成本有些贵：150/套，可以采用UYF34磁芯：体积刚好且成本在75/套；b. 运行频率： 20KHz c. 输入电压改为为300v，输出电压：10000V左右 d. 务必注意初、次级绝缘耐压，对磁芯耐压，对外壳耐压，都应在20000V

3、。 e. 功率：2.2KW左右 f. UYF42磁芯设计值：Ae：13.8，Ac：39.6，初级电感量:1.8mH，次级电感量：2.2H，初级匝数：17匝：4*1漆包线并绕，次级匝数：600匝，线径0.3；磁芯内垫0.07mm纸当做气息； UYF34磁芯设计值：Ae：9.07，Ac：34.2，初级匝数：26匝：3*1漆包线并绕，次级匝数：858匝，线径0.3；磁芯内垫0.07mm纸当做气息； 计算公式：No = 15.6/(fAe) (匝/V）初级匝数=300* No；g. 测试空载励磁电流：计算得约为3A;也可以选UF120C/80/30磁芯2.目标控制方式：保持工作频率20KHz不变，控制

4、其脉宽的占空比，通过外部电位调节输出占空比，在初始时将占空比由0%加速到给定占空比，这样一个加速过程减少冲击；采用移相控制占空对应着输出功率，最好采用28DSP芯片来控制，24不好完成连续的占空处理；设想：a.是否可以将工作频率25KHz做随机控制输出频率，从而达到不同的效果； 有些电晕机提到频率为15-25Hz，18-35Hz等的效果； b.采用模糊控制什么量呢？ c.当外部电压有波动时，是否可以将电压与输出的占空比做稳压处理，达到电压变化效果不变的目的呢3.输入信号分类： X1:信号常闭，接气压传感器，气压达到一定值时内部触点断开； X2:信号常开，接本地启动控制信号，启动时闭合； 以上两

5、个信号与的关系，只有都有效时启动有效； X3:信号常开，触发切换第一显示器内容：电压、给定值、温度三者切换显示；4.输出信号分类： RA1/RB1/RC1:故障报警：出现任何故障都报警同时在第二个指示屏显示出来 RA2/RB2/RC2:运行输出指示：当电晕有输出时，继电器有输出。5.故障报警 a.过流：OC:通过传感器检测电流超过额定值的200%； b.过压：OU:220V级：过压值：450V; 380V级：过压值：850V； c.过热：OH:内部IGBT温度过高：85度过热，60度恢复，该故障可以自动恢复； d.短路：FL:内部短路电路报警；e.欠压：Lu: 220V级：150V，回差20V

6、; 380V级：过压值：300V, 回差30V;该故障可以自动恢复；f.过载：OL: 根据过载曲线来计算；6. 面板显示：第一显示屏显示输入电压值、给定值、温度，通过X3开关触发显示。第二显示屏：没有故障显示输出功率：0.00KW：单位KW，精度小数点2位；有故障显示故障代码：OC OU OH FL Lu OL；7.软件内部设计思路：a.定时器1下溢、周期中断分别给定不同的比较来做移相控制，单桥臂的开关频率和输出频率一样都是20KHz；b.定时器1下溢启动A/D转化； c.母线电压300V对应的传感器信号：1.9V； d.给定值通过外部电位器给定：0-5V信号，显示从P 0-99显示；由于怕信

7、号干扰及内部更好的处理，我们将其分成10等分，其输出也分出10等分； e.为了减小冲击，每次启动都对给定信号进行2S滤波处理，这样就解决了设定越大瞬间启动越大，极易出现干扰的问题，相当于加速缓冲启动； f.移相控制：保持超前臂以占空比50%输出不变，将调解滞后臂（占空比50%）与超前臂的相位角进行移相，从而达到控制输出电压大小的目的； 参考资料：1.半桥驱动样品变压器相关参数：磁芯尺寸：UF120C/80/40：高160cm；宽：120cm；横截面：30cm*40cm，输入电压：150V（半桥）输出电压：8000V运行频率：15-25KHz功率：测试时输入电流约为4A；与气压有一定关系，气压高

8、电流稍变大；电流表满刻度为5A变压器磁芯在满足励磁的情况下，功率主要与初次级的漆包线线径有关；空载运行和负载运行时的磁通基本不变；初级电感量:0.38mH次级电感量：1.1H空载励磁电流：计算得约为3A;初级匝数：12匝；次级：12*50=600匝；2.目前磁芯参数：直径：42mm,窗口：110*40mm; Ap=11*4*3.14*2.1*2.1=609cm2 变压器输出功率和磁芯尺寸的关系类别：电子综合要使变压器输出更大的功率，我们希望在电压一定的情况下，圈数要尽可能的少、导线尽可能的粗。这样才有利于提供较大的电流，输出更大的功率。前者需要较大的磁芯截面积，后者需要较大的磁芯窗口面积。因此

9、要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。变压器初级绕组的圈数可用下式来算：N = k 105 U /(f Ae Bmax )k 为最大导通时间与周期之比，通常取k=0.4；U 是初级绕组输入电压（V），（近似等于直流输入电压)；f 是变压器的工作频率（KHZ）；Ae 是磁芯的截面积（cm2）；Bmax 是允许的磁通密度最大变化幅度（G）因此，在一定电压下，增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax，都有利于减少圈数，提高输出功率。但是，磁芯的损耗（铁损）是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的，Bmax还受磁芯饱和的限制。因此，提高工作频率f和选择更大的峰值磁

10、通密度Bmax都是有限度的。大多数适合做开关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内，Bmax限制在2000G（高斯）以内，一般取Bmax=1600G较为合适。因此，功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。但必须明确的是，这种控制关系是间接的而不是直接的，Ae加大和f提高只是表示对同样的电压，允许绕的圈数更少，只有实际把圈数减少了才能提高功率。如果在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上，用一样的导线绕同样的圈数，对同样的输入电压输出功率是基本相同的。同样，如果一个做好的变压器，仅仅靠改变工作频率，也是不会使输出功率提高的。联想到楼主张伟明的问题，因为变压器已经做好，所以我建议提

11、高输入电压来提高功率；如果从变压器入手的话，可以尝试把导线适当加粗，同时把频率提高一些，以允许圈数能有所减少，这样就可加大输出功率。导线加粗受到磁芯窗口面积Ac限制。用截面积为Ad的导线绕N圈，占用的窗口面积为：Awc = N Ad = k 105 U Ad (f Ae Bmax )设，初级绕组窗口占用系数为Sn =Awc Ac， Ad用电流I（有效值）和允许的电流密度J表示为Ad=I/J/100，（Ad-平方厘米，I-A有效值，J-A/平方毫米）则上式可写成：Ac Sn = k U I103 ( f Ae Bmax J)或，UI = Sn Bmax J f Ae Ac 10-3 k因为输入功

12、率等于输入电压U与电流平均值kIp的乘积，而电流有效值I与峰值Ip的关系为Ip= 1.58I，所以输入功率Pi = 1.58kUI = 1.58Sn Bmax J f Ae Ac 10-3再乘上效率Ef就得到最大输出功率的表达式Po = 1.58 Ef Sn Bmax J f Ae Ac 10-3可见，功率除了和上面那些有利于圈数减少的因素成正比之外，还与允许导线加粗的Ac、Sn以及电流密度J成正比。工程上一般取Ef = 0.8，Sn=0.4，Bmax=1600G，J=4A/平方毫米，再考虑到不同电路形式的绕组结构不同，故常用下式来估算磁芯的最大输出功率：Po = m f Ae Ac。推挽电路

13、m=3.2，单端正激电路m=1.6，半桥和全桥m=4.48电视机行输出变压器常用的三种U型磁芯，U12、U16、U18的Ae与Ac乘积分别为6.12、14.9、30.4（平方厘米），如果频率取f=20KHZ，采用推挽电路，则可算得这三种磁芯可提供的最大输出功率为：U12：Po = 3.2*20*6.12 = 548 WU16：Po = 3.2*20*14.9 = 954WU18：Po = 3.2*20*30.4 = 1945W这种U型磁芯窗口面积很大适合高压大功率的场合，但磁路较长，初、次级耦合度较差，漏感大。再次强调,算出的最大功率只是说明该磁芯的能力，大材小用可以，小材大用就不行了。磁芯选定之后，最大输出功率和工作频率有关工程上可用下式估算：Po=1.6fAeAc (W)f-工作频率（KHZ）Ae-磁芯截面积（平方厘米）Ac-磁芯窗口面积（平方厘米）(对其他电路形式，式中系数1.6有所不同）对EI40，Ae=1.28，Ac=1.