台达变频器在中频臭氧发生器中的应用

前言
　　臭氧是一种强氧化剂，在给水工程中可用于消毒、除臭味、除色、除胶体，在工业废水处理工程中可用于除酚、除表面活性剂，此外还用于纺织和纸浆的漂白等。臭氧在饮用水、矿泉水、纯水、游泳池循环水及养殖水处理和工业、医院污水处理等方面都已有较广泛的应用。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，臭氧将成为公认的最佳消毒剂。
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。
中频臭氧发生器的系统结构
中频臭氧发生器的主体结构分为4个部分：
1. 电源部分：由变频器及变压器组成，将工频市电转换为高频高压电源，一般为2000V至8000V，频率为400至1000赫兹用来提供中频高压电源。
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. 用轴流风扇对放电室进行风冷却，也可采用直流冷却水，经计量后进入气室水套。
　　用户可以通过臭氧发生器机体上的控制面板来对气量进行调节从而来调节臭氧产量，也可通过其电磁式电流表和电压表来进行监控。


台达变频器高频功能的应用
　　台达B系列是新一代高功能无感测向量控制型变频器，具有功能齐全、调速精度高、稳定性好及可应用范围广等特点。而V系列高性能无感测磁束矢量型变频器是结合现代电力电子与微电脑控制技术所设计的一款高科技产品，具有响应速度快、精度高、输出力矩大(最大200%转矩电流)以及定位控制等特点，可广泛应用于产业机械、工厂过程控制自动化、建筑、石化、冶金、钢铁、能源、电力、楼宇、环保等各行各业。 ｝
　　台达B、V系列均具有高频输出的功能，通过其高频输出直接来给变压器供电，从而简化了臭氧电源电路的设计，并以完善的保护措施保证了这个系统的可靠性和稳定性。同时由于其完善的控制算法，在高频输出时保证了电流的稳定。下图是在变频器的输出端无电抗器，变压器工作在额定频率之上的电流波形。根据图形可以看出，台达变频器在负载冲击比较大的情况下，仍然能够保证电流的平滑性。

台达变频器的输出电流波形
变频技术在臭氧发生器中的应用
　　电源系统是臭氧产生过程中最关键的部分，电源系统不仅影响臭氧发生系统的稳定可靠，而且也决定了臭氧合成效率。目前臭氧发生器中电源系统可根据频率来分：工频电源、中频电源、高频电源。频率在400-1000Hz的电源可称为中频电源，1000Hz以上可以称为高频电源。电极的工作特性要求与其匹配的供电电源必须具备稳定的输出频率和适当电压峰值，这样才能保证电极高效、可靠地工作。同时，为了使臭氧产量稳定，供电电源的输出功率应该保持恒定。通常臭氧发生器中电源采用电压调节器，结构简单、成本较低。但存在工作频率不稳定、输出电压随输入交流电压波动而变化。采用变频器＋变压器的方法不但能够产生需要的恒功率高压电源而且操作方便、性能可靠。台达变频器利用VFD-B或者VFD-V系列的BH版本的高速功能，满足了臭氧发生器电源的要求。现场变压器输入端的电压为单相的105V，频率在800HZ.参数如下：


　　变频器的操作面板可外接到机器的外面，以方便用户的控制。但要设定参数的不可修改，以免用户的误操作导致变压器的输出电压过高，最终变压器的磁密度不够，输出发生畸变，影响了臭氧的产能。电流表和电压表均是采用了电磁式仪表。

中频高压电源结构图
现场图1
六、结论
　　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。采用台达B、V系列变频器高频输出的功能，不仅能使中频臭氧发生器的中频开关电源稳定工作，而且能适应高压变压器的负载波动，达到稳定输出，提高系统的可靠性和耐久性，同时，还能保证臭氧的产生效率。
参考文献：
1、《VFD-B使用手册》、《VFD-V使用手册》 中达电通股份有限公司
2、《变频器应用手册》　　机械工业出版社
3、《臭氧发生器》 中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3028.1-1994
4、《臭氧发生器》 国家环境保护总局中国环境保护产品认定技术条件HCRJ058-1999