臭氧作为氧气的一种同素异形体,具有氧化和除菌能力,已经被广泛应用到食品保鲜、医疗、工业生产中废水废气处理等相关领域。目前国内多数大功率臭氧发生器(Ozone Generator,OG)采用将高压高频交流电加在负载,使其发生介质阻挡放电产生臭氧。发生器负载呈非线性容性,因大功率臭氧发生器负载放电单元并联数目变多,负载等效电容增大,导致供电电源中容性电流占比增大、整机功率因数低下;同时导致电源逆变开关管损耗及开关应力增大、变压器输出容量增大等问题,限制了臭氧发生器大功率化的发展。针对以上问题,本文从负载动态特性出发,采用双电感进行谐振补偿的方法进行供电,一定程度上解决了上述问题。其中,并联补偿电感起到对负载进行无功补偿的作用,串联补偿电感起到为负载提供串联谐振的条件;此外,本文设计了带有频率跟踪功能的电源逆变控制系统,使电源逆变频率跟踪负载串联谐振频率,实现电源逆变功率管工作在软开关状态下,进一步提高了整机的工作效率及稳定性。本文主要工作包括以下三个部分:(1)针对大功率臭氧发生器负载放电单元增多后容性电流占比增大,导致整机功率因数下降、变压器输出容量增大等问题,本文利用在负载同时串并联补偿电感的方法,建立大功率臭氧发生器负载等效电路模型,通过Matlab仿真对此模型进行动态性能分析和电压幅频特性分析,得出对补偿电感值的设计要求。以负载为52根放电单元并联而成的臭氧发生器作为实验平台,通过实验验证,证明了负载并联补偿电感后一定程度上可以解决负载放电单元变多导致的变压器输出容量变大、整机功率因数下降等问题;同时并联补偿电感提高了负载串联谐振频率,进一步提高了负载放电功率。(2)针对臭氧发生器在负载电压升高过程中存在未放电-放电两个阶段,以及负载等效电容存在动态变化的特性,本文采用集成锁相环芯片和集成PWM控制芯片相结合的控制方案,设计带有频率跟踪功能的电源逆变控制系统。使负载未放电-放电两个阶段使用两种逆变控制方式,提高频率跟踪系统的稳定性,同时使整个控制电路设计更加简便。电源逆变频率实时跟踪负载串联谐振频率,使逆变开关管在负载放电状态下工作在软开关状态,成功解决大功率发生器电源逆变开关管损耗及开关应力大的问题。(3)对输出功率为20kW的臭氧发生器逆变电源进行了主电路及控制电路的器件选型及参数设计。具体包括整流滤波单元、逆变单元、驱动电路、控制电路等。并给出电源关键电路的实测波形,验证了整个电源设计的正确性。