專利名稱：自動換極的高壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體和高壓靜電領(lǐng)域，尤其涉及可以自動換極的高壓電源。
背景技術(shù)：
高壓電源是電力除塵設(shè)備，常溫等離子體設(shè)備必用的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣決 定了這兩類設(shè)備的性能好壞。電力除塵設(shè)備已廣泛地用于凈化含塵廢氣的場合。其工作原理是對含灰塵廢氣 施加高壓電場，使灰塵荷電，在電場力的作用下，荷正電的灰塵沉積在高壓負(fù)電極上，荷負(fù) 電的灰塵則沉積在高壓正電極上。兩個高壓電極上沉積的灰塵將越來越多，若不及時清除， 將嚴(yán)重影響電力除塵設(shè)備的效率。嚴(yán)重時，甚至?xí)蛊涫?。對于干而脆的灰塵，可以采用 “振打”電極的方法，使灰塵從電極上脫落。但是，對于粘稠的灰塵(例如油膩的灰塵)只好 采取停機，用人工清洗的原始辦法清除電極上的“積塵”。這種辦法既麻煩又費時費力。常溫等離子體廢氣凈化設(shè)備是一種在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用越來越多的新興環(huán)保設(shè)備。其 工作原理是在高壓電場的作用下，氣體電離并產(chǎn)生大量的高能電子、高能光子及0H、03等 活性粒子，高能電子將有害氣體分子鍵打斷，在0H、03的催化下，有毒有害的廢氣將轉(zhuǎn)化為 無毒無害的H20、CO2及礦化鹽。與電力除塵設(shè)備一樣，等離子體設(shè)備在運行時，不可避免地會在兩個電極上粘附 一些粘稠的灰塵。這些粘稠的灰塵積聚到一定程度后，等離子體設(shè)備的性能也受到嚴(yán)重的 影響高能電子、0H、03的數(shù)量減少，凈化廢氣的能力下降。綜上所述，電力除塵設(shè)備，常溫等離子體設(shè)備在其高壓電極上積聚粘稠灰塵的問 題，已成了影響設(shè)備正常功能的嚴(yán)重問題，現(xiàn)有技術(shù)尚無解決此問題的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可以自動換極的高壓電源，通過自動 更換高壓電極的正、負(fù)極性，達(dá)到自動清除電極上所積粘稠灰塵的目的。一種自動換極的高壓電源，由直流電源電路，直流穩(wěn)壓電源電路，濾波及儲能電 路，定時電路，控制脈沖發(fā)生器電路，脈沖變壓器，工作指示電路，開關(guān)電路和高壓電極組 成，由定時電路產(chǎn)生定時信號第一時間段和第二時間段，在兩段時間切換時能夠隨之切換 脈沖變壓器與濾波及儲能電路之間的開關(guān)，使得脈沖變壓器輸出電壓的極性隨之變換；控 制脈沖發(fā)生器電路產(chǎn)生脈沖信號并施加到開關(guān)電路上。開關(guān)電路受到控制，當(dāng)脈沖到來時， 其導(dǎo)通，脈沖結(jié)束時，其截止；從而在高壓電極上形成與定時信號第一時間段和第二時間段 內(nèi)相對應(yīng)的極性相反的高壓脈沖電壓信號。在第一時間段內(nèi)，兩個電極之間形成高壓脈沖電場，穿越兩個電極之間的灰塵被 荷電，受電場力的作用，荷電的灰塵被吸附到相應(yīng)的電極上。在第二時間段內(nèi)，兩個電極之間形成與第一時間段內(nèi)相反的高壓脈沖電場，吸附 到相應(yīng)的電極上的灰塵被重新荷電，并在新電場力的作用下從電極上脫落，并且不會引起揚塵。
所述高壓電源可以工作在不換極模式下，此時開關(guān)斷開，定時器停止工作，兩個電 極之間的電場方向不改變。所述第一時間段和所述第二時間段都可以通過定時器電路來分別設(shè)置不同的時 間長度。所述工作指示電路可以具有多個LED指示燈，在所述自動換極的高壓電源正常工 作時，點亮以指示，并且能夠依次點亮，其依次點亮的速度反映脈沖的速度。本發(fā)明實現(xiàn)上述技術(shù)目的所采取的技術(shù)方案如圖Ι-a、圖l_b、圖1-c、圖l_d所示。 圖中T為脈沖變壓器，共有L1、L2、L3、L四組線圈，L1、L2為初級線圈，L為產(chǎn)生高壓的次級 線圈，L3為指示工作狀態(tài)用的耦合線圈。在時間t = 0至t = Tl，即Δ tl的時段內(nèi)，開關(guān)K與1端接通，在后續(xù)電路的控制 下，電流Iil從Ll的異名端流入，從同名端流出。此時，在次級線圈L上感應(yīng)出圖Ι-a所示 的電流Il并在高壓電極Dl與高壓電極D2之間產(chǎn)生電壓VI。Vl的極性為D2是正極，Dl 是負(fù)極。在時間t = Tl至t = T2，即At2的時段內(nèi)，開關(guān)K與2端接通，在后續(xù)電路的控 制下，電流Π2從L2的同名端流入，從異名端流出。此時，在次級線圈L上感應(yīng)的電流12與 所述的Il方向相反，受12作用而在高壓電極間產(chǎn)生的電壓V3極性也與Vl相反，即D2是 正極，Dl是負(fù)極。綜上所述，本發(fā)明通過以下的兩種手段，達(dá)到了高壓換極的功能第一，開關(guān)K分 時段分別與1端或2端接通；第二，脈沖變壓器T中，線圈L1、L2繞制方向不同，引線的同名 端位置各異。本發(fā)明進一步的技術(shù)措施是Iil、Ι 2為脈沖電流，由它們所感應(yīng)而產(chǎn)生的高壓 VI、V2也是脈沖高壓。實現(xiàn)上述技術(shù)措施的技術(shù)方案為控制脈沖發(fā)生器電路產(chǎn)生如圖l_b所示波形的 脈沖信號VO并施加到開關(guān)電路上。開關(guān)電路VO受到控制，當(dāng)脈沖到來時，其導(dǎo)通，脈沖結(jié) 束時，其截止。在開關(guān)電路和脈沖變壓器的共同作用下，Vl的脈沖波形如圖1-c所示，V2的脈沖 波形如圖Ι-d所示。本發(fā)明更進一步的技術(shù)措施是，設(shè)定本發(fā)明按以下兩種模式工作1、不換極工作 模式開關(guān)斷開，定時電路停止工作，開關(guān)KO鎖定在與1端接通的狀態(tài)，高壓電源不換極。 2、自動換極工作模式開關(guān)KO接通，定時電路工作，0至Tl時段，開關(guān)K與1端接通，Iil流 動；Tl至T2時段，開關(guān)K與2端接通，Ι 2流動，如此循環(huán)，達(dá)到自動換極的目的，并且，所 述時段的時長，可以由定時電路任意設(shè)定。例如，可以設(shè)定0至Tl的時長為10小時，Tl至 T2的時長為2小時。本發(fā)明最重要的意義是通過高壓電源的換極而自動清除沉積在高壓電極上灰 塵?，F(xiàn)以清除電極Dl上的灰塵為例，說明實現(xiàn)此功能的過程1、在Atl期間，Vl為正脈沖電壓，D2為正極，Dl為負(fù)極，且Dl與大地相連接，因 此，相對大地而言，此時，兩個電極間施加正高壓VI，電場方向由D2指向D1。2、在高壓脈沖電場的作用下，穿越D1-D2空間的灰塵被荷電。
3、受電場力的作用，荷正電的灰塵沉集在Dl上并釋放所攜電荷。4、在At2期間，電極D1、D2的極性互換，Dl為正極，D2為負(fù)極，對于大地而言，兩 個電極間施加負(fù)高壓V2，電場方向由Dl指向D2，正好與Atl期間的電場方向相反。在此 新電場的作用下，易荷正電的沉集在Dl上的灰塵重新被荷正電，并受新電場的斥力而從Dl 上脫落，并且是不會引起二次揚塵的大塊脫落，電極Dl上的積塵便被清除。 5、電極D2上灰塵的清除過程與Dl相同，此處不再說明。對于環(huán)保領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明對于餐飲油煙凈化機，對處理VOC廢氣的 等離子體設(shè)備具有十分重要的意義可以免除電極的定期清洗，并可保證上述設(shè)備持續(xù)的 凈化效率。


圖Ι-a為本發(fā)明的電路原理方框圖；圖Ι-b為控制脈沖波形示意圖；圖1-c為正脈沖Vl的波形圖；圖Ι-d為負(fù)脈沖V2的波形圖；圖2為本發(fā)明第一實施例的電路原理圖；圖3為本發(fā)明第二實施例的電路原理圖；圖4為本發(fā)明第三實施例的電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。但應(yīng)當(dāng)理解這里的說明并不構(gòu)成對本發(fā)明 保護范圍的限制。本發(fā)明第一實施例如圖2所示，Cl、C2、C3、C4和L4組成濾波及儲能電路。該電 路的主要功能為1、對直流電源的輸出進行濾波，降低直流電源的紋波。2、對后續(xù)電路逆向 竄入的信號進行濾波，防止這些信號通過電源竄入其他電路中。3、在脈沖截止期間進行儲 能，脈沖到來，后續(xù)的開關(guān)電路導(dǎo)通時，結(jié)合直流電源共同對后續(xù)電路輸能，這樣，可以使脈 沖的上升沿更陡直。功率場效應(yīng)管FET、三極管V3、電阻R13、電阻R14、發(fā)光二極管LED1、穩(wěn)壓二極管 Dffl共同組成開關(guān)電路。當(dāng)圖2中所示的脈沖信號施加到功率場效應(yīng)管FET的柵極G和源 極S上時，漏極D與源極S之間導(dǎo)通，脈沖電流Iil、Ι 2流通。穩(wěn)壓二極管DWl起保護功率場效應(yīng)管FET的作用，防止功率場效應(yīng)管FET的柵極G 和源極S之間因電壓過高而使其損壞。發(fā)光二極管LEDl起指示作用，其點亮?xí)r，表明脈沖 信號發(fā)生器及射極輸出器V3工作正常。電阻R14的作用為脈沖截止后，通過其迅速地泄 放功率場效應(yīng)管FET柵極G和源極S之間的滯留電荷，使得功率場效應(yīng)管FET加速關(guān)斷，這 樣可以改善脈沖變壓器T各線圈上脈沖電壓下降沿的性能。三極管VI、三極管V2及它們各自的附屬元器件組成定時回路，該定時回路中有兩 個繼電器，一個為單觸點繼電器，另一個為雙觸點繼電器。JI為雙觸點繼電器的線包，K為 雙觸點繼電器的一組觸點，Kl為雙觸點繼電器的另一組觸點；J2為單觸點繼電器的線包， K2為單觸點繼電器的觸點。該定時回路的工作過程為
1、當(dāng)開關(guān)KO斷開時，三極管VI、三極管V2不工作，開關(guān)K鎖定與1端接通，本發(fā)明 按不換極的模式工作；當(dāng)開關(guān)KO閉合接通時，三極管VI、三極管V2工作，本發(fā)明按自動換 極的模式工作。2、在自動換極的模式下電容C5通過相關(guān)電阻充電，當(dāng)電容C5上電壓充至使三極 管Vl導(dǎo)通的電壓值時 Ξ極管Vi導(dǎo)通—雙觸點繼電器線包Ji通電—開關(guān)K與2端接通—電流I2锍通—高壓換極。
L開關(guān)K1閉合—電容Ce、C7充電—Ξ極管V2導(dǎo)
通—單觸點繼電器線包J2通電—開關(guān)K2斷開—電容C6放電極管V2延遲截止極管
V2截止—單觸點繼電器線包J2斷電—開關(guān)E2閉合—定時電路復(fù)位從上述流程可以知道，由三極管Vl截止到導(dǎo)通的時間段即為圖I-C所示的Atl ； 由開關(guān)Kl閉合到復(fù)位斷開的時間段即為圖Ι-d所示的At2。換言之，三極管Vl導(dǎo)通還是截止，由電容C5兩端的電壓決定，而電容C5上充電的 快慢則由開關(guān)K3、K4、K5的狀態(tài)決定。因此，Δ tl的長短可根據(jù)開關(guān)K3、K4、K5的狀態(tài)作 多種選擇。同樣道理，八t2的長短可根據(jù)開關(guān)K6、K7、K8的狀態(tài)作多種選擇。D4、R6、C6的作用是使整個定時電路延時復(fù)位。它們的工作過程為開關(guān)Kl閉合， C6通過D4、R6充電。當(dāng)V2導(dǎo)通，J2通電，開關(guān)K2斷開時(即V1、V2與直流電源斷開)，由 于D4的作用，C6單獨對V2及其附屬器件放電，使V2延遲Δ t時間截止。設(shè)計Δ t的作用是保證Vl在V2之前復(fù)位。如果不設(shè)Δ t，那么V2導(dǎo)通，K2斷開 后，若V2在Vl之前復(fù)位，即K2在Kl尚未復(fù)位斷開就搶先閉合的話(即C7的放電速度快 于C5的放電速度)，定時電路就亂了套，設(shè)置了 At，就可避免上述情況的發(fā)生。圖2右上角脈沖變壓器T的耦合線圈L3，整流橋Z1，電容C8、C9及電阻R15、LED2 共同組成本發(fā)明的工作指示電路。當(dāng)本發(fā)明工作正常時，LED2點亮。綜上所述，本實施例的工作過程為脈沖信號發(fā)生器送出的脈沖串經(jīng)射極輸出器 加至FET的G極，脈沖高電平時，F(xiàn)ET導(dǎo)通，脈沖低電平時，F(xiàn)ET關(guān)斷。因此，Iil、Ii2為脈 沖電流。在Atl期間，Iil從線圈Ll的異名端流入，高壓電極D2與Dl之間為正脈沖高壓 Vl ；在At2期間，Ii2從線圈Ll的同名端流入，高壓電極D2與Dl之間為負(fù)脈沖高壓V2。 定時電路則控制本高壓電源實現(xiàn)周期性的。本發(fā)明的第二實施例如圖3所示。第二實施例的工作原理與工作過程與第一實施 例相同，故圖3中與圖2中相同的元件及其附圖標(biāo)記略去，這里不再重復(fù)，僅說明第二實施 例與第一實施例不同之處。第二實施例中采用運算放大器IC3組成脈沖信號發(fā)生器。調(diào)節(jié) 電位器W3，可以調(diào)整脈沖寬度；調(diào)節(jié)電位器W4，可以調(diào)整脈沖占空比。同時調(diào)節(jié)W3和W4， 可以使本發(fā)明工作在最佳狀態(tài)。本發(fā)明的第三實施例如圖4所示。第三實施例的工作原理與工作過程與第一實施 例相同，故圖4中與圖2中相同的元件及其附圖標(biāo)記略去，這里不再重復(fù)，僅說明第三實施例與第一實施例不同之處。第三實施例中采用集成電路ICI產(chǎn)生方波信號，經(jīng)射極輸出器 V4后轉(zhuǎn)換成脈沖信號，調(diào)節(jié)電位器W5可以改變脈寬和重復(fù)頻率。ICl輸出的方波信號還送 至分頻器IC2。經(jīng)IC2分頻后，四個發(fā)光二極管LED4-LED7組成美觀的“流水”指示。ICl工 作正常，“流水燈”亮，脈沖重復(fù)頻率高，“流水”就 快。因此，“流水”的快慢，可以粗略地指 導(dǎo)脈沖重復(fù)頻率的高低，這有利于現(xiàn)場調(diào)試。 顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)圖Ι-a的原理，組成更多的實施電路圖，但這些電 路圖都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。最后應(yīng)該說明，以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限 制本發(fā)明的技術(shù)方案，所以，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在理解本發(fā)明技術(shù)方案的基 礎(chǔ)上，可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，但一切不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的技術(shù)方案 及改進，均應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種自動換極的高壓電源，由直流電源電路，直流穩(wěn)壓電源電路，濾波及儲能電路，定時電路，控制脈沖發(fā)生器電路，脈沖變壓器，工作指示電路，開關(guān)電路和高壓電極組成，其特征在于由定時電路產(chǎn)生定時信號第一時間段和第二時間段，在兩段時間切換時能夠隨之切換脈沖變壓器與濾波及儲能電路之間的開關(guān)，使得脈沖變壓器輸出電壓的極性隨之變換；控制脈沖發(fā)生器電路產(chǎn)生脈沖信號并施加到開關(guān)電路上。開關(guān)電路受到控制，當(dāng)脈沖到來時，其導(dǎo)通，脈沖結(jié)束時，其截止；從而在高壓電極上形成與定時信號第一時間段和第二時間段內(nèi)相對應(yīng)的極性相反的高壓脈沖電壓信號。
2.如權(quán)利要求1所述的自動換極的高壓電源，其特征在于在第一時間段內(nèi)，兩個電極之間形成高壓脈沖電場，穿越兩個電極之間的灰塵被荷電， 受電場力的作用，荷電的灰塵被吸附到相應(yīng)的電極上。
3.如權(quán)利要求1所述的自動換極的高壓電源，其特征在于在第二時間段內(nèi)，兩個電極之間形成與第一時間段內(nèi)相反的高壓脈沖電場，吸附到相 應(yīng)的電極上的灰塵被重新荷電，并在新電場力的作用下從電極上脫落，并且不會引起揚塵。
4.如權(quán)利要求1所述的自動換極的高壓電源，其特征在于所述高壓電源可以工作在不換極模式下，此時開關(guān)斷開，定時器停止工作，兩個電極之 間的電場方向不改變。
5.如權(quán)利要求1所述的自動換極的高壓電源，其特征在于所述第一時間段和所述第二時間段都可以通過定時器電路來分別設(shè)置不同的時間長度。
6.如權(quán)利要求1所述的自動換極的高壓電源，其特征在于所述工作指示電路可以具有多個LED指示燈，在所述自動換極的高壓電源正常工作 時，點亮以指示，并且能夠依次點亮，其依次點亮的速度反映脈沖的速度。
全文摘要
一種自動換極的高壓電源，由直流電源電路，直流穩(wěn)壓電源電路，濾波及儲能電路，定時電路，控制脈沖發(fā)生器電路，脈沖變壓器，工作指示電路，開關(guān)電路和高壓電極組成，由定時電路產(chǎn)生定時信號第一時間段和第二時間段，在兩段時間切換時能夠隨之切換脈沖變壓器與濾波及儲能電路之間的開關(guān)，使得脈沖變壓器輸出電壓的極性隨之變換；控制脈沖發(fā)生器電路產(chǎn)生脈沖信號并施加到開關(guān)電路上；開關(guān)電路受到控制，當(dāng)脈沖到來時，其導(dǎo)通，脈沖結(jié)束時，其截止；從而在高壓電極上形成與定時信號第一時間段和第二時間段內(nèi)相對應(yīng)的極性相反的高壓脈沖電壓信號。
文檔編號B03C3/66GK101961681SQ201010185818
公開日2011年2月2日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者孫浙勝, 朱亮, 李瑋, 汪孟金 申請人:寧波市鎮(zhèn)海華泰電器廠