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3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，包括三相整流器1、第一电容2、第一逆变装置3、第二电容4、第二逆变装置5、DSP控制器6、检测装置7、和脉冲变压器装置8等功能模块。

其中，三相整流器1、第一电容2构成低压直流电源装置，对输入的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；在本实施例中，三相整流器为三相可控硅整流器，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；

第二电容4，用于逆周期蓄能，并在完成蓄能后输出第二低压直流电源；第一电容2和第二电容4均为电容器组。

第一逆变装置3，与第一电容2连接，用于对所述第一低压直流电源进行逆变处理；

第二逆变装置5，与第二电容4连接，用于提供第二电容4逆周期蓄能的路径或对所述第二低压直流电源进行逆变处理；和第一逆变装置3级联，通过占空比调制输出幅值经过调整的低压脉冲电源；

脉冲变压器装置8，与级联的第一逆变装置3、第二逆变装置5连接，用于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；在本应用中，脉冲变压器装置8输入端的电抗值与第二电容4的电容值相匹配，从而振荡。电抗值与电容值的匹配公式为：C＝(L*I)/(U²)，其中：C为第二电容4的电容值，L为脉冲变压器装置8输入端的电抗值，I为流过变压器初级的电流瞬时平均值，U为电容充电的电压。

检测装置7，为一组电压、电流检测电路，用于监测低压脉冲电源的电流和电压，获取输出参数；

DSP控制器6，分别与所述低压直流电源装置、第一逆变装置3、第二逆变装置5和检测装置7连接，用于控制所述蓄能装置逆周期蓄能的时机，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。在本实施例所应用的原油电脱盐应用中，所述高压直流脉冲电源的电压为几十千伏。

如图2所示，第一逆变装置3和第二逆变装置5为级联设置，具体说明如下。

第一逆变装置3和第二逆变装置5均包括一组H桥逆变器和逆变驱动电路，DSP控制器6通过所述逆变驱动装置驱动所述H桥逆变器。

第一逆变装置3的H桥逆变器，由四个开关管S1、S2、S3、S4组成，所述的开关管可以是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)，开关管均带有跨接在源极和漏极之间的保护二极管，其中开关管S1、S3接第一逆变装置3的正电源，开关管S2、S4接第一逆变装置3的负电源。

第一逆变装置3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；用于输出正周期的双极性低压脉冲电源U1；

同样，第二逆变装置5的H桥逆变器，由四个开关管S5、S6、S7、S8组成，其中开关管S5、S7接第二逆变装置5的正电源，开关管S6、S8接第二逆变装置5的负电源。

第二逆变装置5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；用于输出负周期的双极性低压脉冲电源。

第一逆变装置3和第二逆变装置5级联设置，通过对开关管的关闭或导通状态的控制，可周期性地实现：第一逆变装置3在单逆变器输出时，将脉冲变压器装置的续流能量储存到第二电容4实现蓄能；在第二电容4的蓄能后，实现第一逆变装置3和第二逆变装置5的串联叠加输出。

在本实施例中，脉冲变压器装置8包括一脉冲变压器。

如图1所示，在本实施例中，所述控制装置包括：参数采集模块、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7连接，用于从检测装置7接收输出参数；低压直流电源控制模块，与所述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；

脉冲宽度调制模块，与所述第一逆变装置3、第二逆变装置5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、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第一逆变装置3、第二逆变装置5级联输出的低压脉冲电源和第二电容4的逆周期蓄能的时机。

结合本实施例的具有双逆变装置的变频脉冲电源，本发明还公开了一种变频脉冲电源的产生方法，包括：

第一周期：将第一逆变装置设置为斩波模式，将第二逆变装置设置为旁路模式，由第一逆变装置提供正周期的低压脉冲电源；脉冲变压器装置，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；

第二周期：当正周期的低压脉冲电源的电流达到上限值时，第一逆变装置设置为旁路模式，第二逆变装置的所有开关管关断，脉冲变压器装置的续流能量通过开关管的保护二极管给储能装置充电；

第三周期：将第一逆变装置设置为斩波模式，将第二逆变装置设置为旁路模式，由第一逆变装置提供负周期的低压脉冲电源；脉冲变压器装置，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；

第四周期：当负周期低压脉冲电源的电流达到上限值时，第一逆变装置设置为旁路模式，第二逆变装置的所有开关管关断，脉冲变压器装置的续流能量通过开关管的保护二极管给储能装置充电；

第五周期：将第一逆变装置设置为斩波模式，将第二逆变装置设置为斩波模式，由第一逆变装置提供正周期的低压脉冲电源；脉冲变压器装置，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；第一逆变装置和第二逆变器装置串联共同输出电压，提供正周期的低压串联叠加脉冲电源。

第六周期：将第一逆变装置设置为斩波模式，将第二逆变装置设置为斩波模式，由第一逆变装置提供负周期的低压脉冲电源；脉冲变压器装置，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；第一逆变装置和第二逆变器装置串联共同输出电压，提供负周期的低压串联叠加脉冲电源。

其中低压脉冲电源的输出波形如图3所示，其中①②③④⑤⑥的脉冲分别对应在第一周期到第六周期产生的脉冲。

所述斩波模式为逆变装置的单脉冲输出控制，建立从逆变装置的正极-第一输出-第二输出-下桥臂-逆变装置的负极的正周期路径，或建立从逆变装置的正极-第二输出-第一输出-下桥臂-逆变装置的负极的负周期路径。

所述旁路模式为通过对逆变装置的两个上桥臂或者两个下桥臂开关管的导通控制，将逆变装置的两个输出通过逆变器的两个下桥臂或者两个上桥臂短接在一起。

结合图2的电路图详细说明如下。

第二电容4的两端不接外部的低压交流电，第二电容4的蓄能所需的能量完全由在某些时候自动切入第一逆变装置3与脉冲变压器装置8工作的谐振加整流中获取电压。

(1)第一周期：开关管S2、S3导通，开关管S6、S8导通，其余的开关管关闭，即第一逆变装置3设置为斩波模式，第二逆变装置5设置为旁路模式，负载完全由第一逆变装置3提供正电压工作，提供正周期的低压脉冲电源，这时流过脉冲变压器装置8的电流(正周期低压脉冲电源的电流)慢慢增大。

(2)第二周期：当正周期低压脉冲电源的电流达到允许的最大值时，第一逆变装置3切换为S1、S3关闭，S2、S4导通，同时第二逆变装置5关闭所有的开关管，即第一逆变装置3设置为旁路模式，第二逆变装置5处于关闭状态，这样脉冲变压器装置8中续流的能量通过开关管S2、S4、开关管S5的保护二极管、开关管S8的保护二极管流向第二电容4，第二电容4蓄能。控制第二电容4的电容值与脉冲变压器装置8的电抗值相匹配，使其工作在谐振状态，则可在第二电容4两端迅速存储脉冲变压器装置8工作时候多余的续流电流，这个电量存储起来用于提供下次的脉冲发生能量。

(3)第三周期：开关管S1、S4导通，开关管S6、S8导通，其余的开关管关闭，即第一逆变装置3设置为斩波模式，第二逆变装置5设置为旁路模式，负载完全由第一逆变装置3提供负电压工作，提供负周期的低压脉冲电源，这时流过脉冲变压器装置8的电流(负周期低压脉冲电源的电流)慢慢增大。

(4)第四周期：当负周期低压脉冲电源的电流达到允许的最大值时，第一逆变装置3切换为开关管S2、S4关闭，开关管S1、S3导通，同时第二逆变装置5关闭所有的开关管，即第一逆变装置3设置为旁路模式，第二逆变装置5处于关闭状态，这样脉冲变压器装置8中续流的能量通过开关管S1、S3、S5、S8的保护二极管流向第二电容4，第二电容4蓄能。

控制第二电容4的电容值与脉冲变压器装置8的电抗值相匹配，使其工作在谐振状态，则可在第二电容4两端迅速存储脉冲变压器装置8工作时候多余的续流电流，这个电量存储起来用于提供下次的脉冲发生能量。

(5)第五周期：开关管S2、S3导通，开关管S6、S7导通，其余的开关管关闭，即第一逆变装置3设置为斩波模式，第二逆变装置5设置为斩波模式，负载由第一逆变装置3、第二逆变器装置5串联共同提供电压工作，提供正周期的低压串联叠加脉冲电源。

(6)第六周期：开关管S1、S4导通，开关管S5、S8导通，其余的开关管关闭，即第一逆变装置3设置为斩波模式，第二逆变装置5设置为斩波模式，负载由第一逆变装置3、第二逆变器装置5串联共同提供电压工作，提供负周期的低压串联叠加脉冲电源。

本发明的变频脉冲电源的产生方法，采用一主一从双路逆变装置，第一逆变装置连接低压交流电，第二逆变装置连接一储能电容，第一逆变装置在正周期提供双极性低压脉冲电源，再通过脉冲变压器进行升压处理形成高压直流脉冲电源，当正周期的低压脉冲电源的电流达到上限值时，储能电容通过从逆变装置吸收脉冲变压器装置的续流能量；第二逆变装置在负周期提取储能电容的蓄能输出双极性低压脉冲电源。通过该产生方法，可回收低压脉冲电源输出时脉冲变压器装置的续流能量，提高电源效率。

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。