具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-图4所示，本发明公开了一种用于电脱盐的变频脉冲电源，其输入接380V的三相交流电，包括第一三相整流器1、第一滤波装置2、三相接触器3、三相隔离变压器4、第二三相整流器5、第二滤波装置6、控制装置7、第一逆变装置8、第二逆变装置9、检测装置10、第一电抗器11、第二电抗器12和脉冲变压器装置13等功能模块。

其中，第一三相整流器1和第一滤波装置2，用于对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的第一低压直流电源；第二三相整流器5和第二滤波装置6，用于对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的第二低压直流电源。在本实施例中，第一滤波装置2、第二滤波装置6均为电容器组，用于滤波和储能。

三相隔离变压器4，用于对第一三相整流器1和第二三相整流器5的输入端进行电气隔离。

三相接触器3，设置于三相隔离变压器4和低压交流电之间，用于控制第二低压直流电源装置的运行，当三相接触器3断开，停止输出第二低压直流电源。变频脉冲电源通过隔离变压器4对两组逆变装置的输入端进行电气隔离，从而保证两个逆变装置的输出能进行级联以获得多电平低压脉冲电源；同时通过三相接触器3，可以在第二逆变装置9旁路时，切断第二低压直流电源装置。具体的第二逆变装置9的旁路应用，在后文说明。

第一逆变装置8，与第一滤波装置2连接，用于对第一低压直流电源进行逆变处理。

第二逆变装置9，与所述第二低压直流电源装置连接，用于对所述第二低压直流电源进行逆变处理；和第一逆变装置8级联，通过占空比调制输出幅值经过调整的低压脉冲电源，所述低压脉冲电源为双极性低压脉冲电源或多电平低压脉冲电源。

第一逆变装置8和第二逆变装置9均包括一组H桥逆变器和逆变驱动电路，控制装置7通过所述逆变驱动电路驱动所述H桥逆变器。

脉冲变压器装置13，与级联的第一逆变装置8、第二逆变装置9连接，对所述低压脉冲电源进行升压处理，输出高压脉冲直流电源。

检测装置10，用于监测脉冲变压器装置13输入的低压脉冲直流电源的电流和电压，获取输出参数；

控制装置7，分别与所述第一低压直流电源装置、第二低压直流电源装置、第一逆变装置8、第二逆变装置9、三相接触器3和检测装置10连接，用于根据所述输出参数调节所述低压直流电源的幅值、所述低压脉冲电源的幅值和频率。

在本实施例中，所述低压交流电是指380V交流电。所述高压脉冲直流电源的脉冲电压通常在几十千伏。

第一电抗器11和第二电抗器12，分设于第一逆变装置8和脉冲变压器装置13之间，及第二逆变装置9和脉冲变压器装置13之间，起适度的缓冲平滑作用。

在本实施例中，三相隔离变压器4采用星形-三角形结构的隔离变压器，其源边接三相交流电，副边接第二三相整流器5。星形-三角形结构，为隔离变压器的常规结构，当内部各相电路失配时，可通过隔离变压器次级的三角形连接的环形回路吸收，保证电压的正常输出。

第一逆变装置8和第二逆变装置9的级联：

如图2所示，在本应用中，将第一逆变装置8和第二逆变装置9级联具体做如下说明。

第一逆变装置8为H桥逆变器，由四个开关管S1、S2、S3、S4组成，该开关管可以是MOS管(绝缘栅场效应晶体管)或IGBT晶体管(绝缘栅双极型晶体管)，所述开关管均带有保护二极管，其中开关管S1、S3构成两个上桥臂，接正电源(即第一滤波装置的正极)，开关管S2、S4构成两个下桥臂，接负电源(即第一滤波装置的负极)。

第一逆变装置8的第一输出端A1从开关管S1、S2的连接处引出，第二输出端B1从开关管S3、S4的连接处引出；输出第一双极性低压脉冲电源U1；

同样，第二逆变装置9为H桥逆变器，由四个开关管S5、S6、S7、S8组成，其中开关管S5、S7构成两个上桥臂，接正电源(即第二滤波装置的正极)，开关管S6、S8构成两个下桥臂，接负电源(即第二滤波装置的负极)。

第二逆变装置9的第一输出端A2从开关管S5、S6的连接处引出，第二输出端B2从开关管S7、S8的连接处引出；输出第二双极性低压脉冲电源。

第一逆变装置8和第二逆变装置9级联，即对其输出的第一双极性低压脉冲电源和第二双极性低压脉冲电源进行电压叠加，当脉冲宽度的调制相同、时序相同，则形成一组升压的双极性的低压脉冲电源，当脉冲宽度的调制不同，和/或时序差异，从而形成一组多电平的低压脉冲电源。如图4所示。

在本实施例中，控制装置7包括：参数采集模块、第一低压直流电源控制模块、第二低压直流电源控制模块、脉冲宽度调制模块和中心处理模块，其中：

参数采集模块，与所述检测装置10连接，用于从检测装置10接收输出参数；第一低压直流电源控制模块，与所述第一低压直流电源装置连接，通过控制可控硅触发角调节所述第一低压直流电源的幅值；

第二低压直流电源控制模块，与三相接触器3连接，用于接通或切断第二低压直流电源；

脉冲宽度调制模块，与第一逆变装置8、第二逆变装置9连接，通过脉冲宽度调制方式调节所述双极性低压脉冲电源的幅值；

中心处理模块，分别与所述参数采集模块、第一低压直流电源控制模块、第二低压直流电源控制模块和脉冲宽度调制模块连接，用于根据所述输出参数通过低压直流电源控制模块控制所述第一低压直流电源装置输出的第一低压直流电源的幅值、通过脉冲宽度调制模块控制所述第一逆变装置、第二逆变装置级联输出的低压脉冲电源的幅值。

实施例2：

结合实施例1的设置有双逆变装置的变频脉冲电源，本发明还公开变频脉冲电源的产生方法，包括：

(1)第一逆变装置控制：

对低压交流电进行整流滤波处理，输出幅值经过调整的第一低压直流电源；

对第一低压直流电源进行斩波处理，直接输出第一双极性低压脉冲电源；

(2)第二逆变装置控制：

选择第二逆变装置的工作模式，所述工作模式包括：旁路模式和叠加模式；

旁路模式：控制接触器断开，并控制第二逆变装置的两个和负电源连接的两个开关管处于导通状态；第二双极性低压脉冲电源恒为零；

叠加模式：控制接触器处于导通状态；对低压交流电进行整流滤波处理，输出第二低压直流电源；对第二低压直流电源进行斩波处理，直接输出第二双极性低压脉冲电源；

(3)级联叠加，输出多电平低压脉冲电源：

第一双极性低压脉冲电源和第二双极性低压脉冲电源级联叠加形成多电平低压脉冲电源；

(4)输出高压脉冲直流电源：

对所述多电平低压脉冲电源进行升压处理，输出高压脉冲直流电源。

以下就实施例1的电路，具体说明级联的逆变装置的工作原理：

控制装置7控制第一逆变装置8的开关管S1、S2、S3、S4和第二逆变装置9的开关管S5、S6、S7、S8的导通或关断，以形成输出回路。

叠加模式：

第一逆变装置8和第二逆变装置9均处于逆变工作状态。

第一逆变装置8的开关管S1、S4导通，同时第二逆变装置9的开关管S5、S8导通，则建立正周期脉冲叠加路径：从第一逆变装置8的电源正极经开关管S1、S8到第一逆变装置8的负极；由于电容电压的连续性，电容C2的正极电压(第二逆变装置9的电源正极的电压)被抬高，经开关管S5、脉冲变压器装置13的输入绕组、经开关管S4回到第一逆变装置8的负极。

或第一逆变装置8的开关管S2、S3导通，同时第二逆变装置9的开关管S6、S7导通，则建立负周期脉冲叠加路径：从第一逆变装置8的电源正极经开关管S3、脉冲变压器装置13的输入绕组、开关管S6到第二逆变装置9的负极；同样，由于电容电压的连续性，电容C2的正极电压(第二逆变装置9的电源正极的电压)被抬高，经开关管S7、S2回到第一逆变装置8的负极。

从中可以明显看出，在本实施例的应用中，第一逆变装置8和第二逆变装置9的输出电压通过级联升压，第一逆变装置8和第二逆变装置9不存在公共地电平，因此，为防止电流反向输入到电源输入电路中，在第二三相整流器4的输入端需要设置了第二隔离变压器2以实现电气隔离。

旁路模式：

当采用一个逆变装置8输出的高压脉冲直流电源即满足脉冲脱盐应用的要求，也可以将第二逆变装置9旁路。当第二逆变装置9的开关管S6、S8导通，S5、S7关断时，第二逆变装置9的输出A2、B2成短接状态，形成旁路。此时可以通过三相接触器3断开三相交流电对第二逆变装置的供电，起到节能效果。

本发明的用于电脱盐的变频脉冲电源，控制逆变器输出不是利用面积等效原理，而是采用载波即是目标波形的纯脉冲输出的方式，产生的脉冲波形不经过惯性环节、开关频率即是输出频率，降低了逆变功率器件的开关频率，提高了逆变功率器件的可靠性，输出的脉冲为没有经过任何环节的真脉冲，脉冲效率可高达98％。

本发明还采用两个H桥逆变装置级联的方式，可工作在多种工作模式：如两逆变装置同时串联输出脉冲(提高脉冲峰值电压)、两个逆变装置瞬时并联输出(同样的开关频率输出频率提高一倍，可大大提高逆变装置的可靠性)和两个模块相互热备份：当一个模块故障时自动由另外一个模块供电输出。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。