本发明涉及保鲜技术领域，尤其是涉及一种静电场生成装置、保鲜设备和静电场的控制方法。
背景技术：
在静电场作用下，果蔬肉类等细胞膜电势发生变化，降低了生物酶的活性，呼吸代谢活动受到抑制，因此，将果蔬肉类放置于静电场环境中，能有效提高保鲜效果；现有的静电场保鲜技术，大多采用高压直流恒定电场。由于高压直流恒定电场源的电压固定，难以保证各种果蔬肉类均得到良好的保鲜；且电场源永久开机，同时还存在高压电气耦合连接等问题，导致保鲜设备电压高、安全性差，保鲜效果的可靠性较低。
针对上述直流恒定电场保鲜效果的可靠性较低的问题，尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种静电场生成装置、保鲜设备和静电场的控制方法，以生成交流静电场，从而根据保鲜储藏条件、保鲜对象等自动调节电场的场强电压、交变频率等参数，使得保鲜对象始终处于最佳的保鲜储藏环境下，提高保鲜设备的保鲜效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种静电场生成装置，该装置应用于保鲜设备；该装置包括电源输入接口、电力电子变换电路、电压变换电路、中控电路和放电电路；电源输入接口与外部的供电电源连接；电源输入接口、电力电子变换电路、电压变换电路和放电电路依次连接；中控电路与电力电子变换电路连接；中控电路用于接收保鲜设备的保鲜参数，输出静电场的调节指令；调节指令包括电压调节指令和频率调节指令；电力电子变换电路用于接收调节指令，根据调节指令对外部的供电进行整流和逆变，输出设定电压和设定频率的电能；电压变换电路对电能进行升压处理；放电电路用于对升压处理后的电能进行放电，生成静电场。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，电力电子变换电路包括整流单元和逆变单元；整流单元用于对外部的供电进行整流；逆变单元用于根据调节指令，对整流后的电能进行逆变处理，输出设定电压和设定频率的电能。
结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，整流单元包括全桥整流器；逆变单元包括全控型开关器件。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，电压变换电路包括隔离型电压变换器。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，装置还包括参数采集电路；参数采集电路与中控电路连接；参数采集电路用于采集保鲜设备的保鲜参数，将保鲜参数发送至中控电路；保鲜参数至少包括保鲜设备的开门频率、运行时间，保鲜对象的温度、数量、种类中的一种或多种。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，参数采集电路包括人机交互接口单元和/或传感器单元。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，装置还包括显示电路；显示电路中的显示屏设置于保鲜设备的外壳上；显示电路与中控电路连接；显示电路用于显示保鲜参数，以及当前静电场的电压和频率。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，放电电路包括金属板电极和接地电极；金属板电极与接地电极相对设置；金属板电极和接地电极设置于保鲜设备中。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，电源输入接口还用于连接多种供电参数的供电电源；供电参数包括电压等级和交直流类型。
第二方面，本发明实施例提供的一种保鲜设备，保鲜设备包括上述静电场生成装置，还包括储藏室。
第三方面，本发明实施例提供的一种静电场的控制方法，方法应用于上述静电场生成装置；方法包括：中控电路接收保鲜设备的保鲜参数；保鲜参数至少包括保鲜设备的开门频率、运行时间，保鲜对象的温度、数量、种类中的多种；中控电路根据预设的控制规则，生成对应的调节指令；调节指令包括电压调节指令和频率调节指令；电压调节指令包括静电场的场强峰值随时间的变化规律；频率调节指令包括静电场的交变频率随时间的变化规律；预设的控制规则包括保鲜参数与调节指令的对应关系；中控电路将调节指令输出至电力电子变换电路；电力电子变换电路根据调节指令，调节逆变参数，以输出设定电压和设定频率的电能。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的一种静电场生成装置、保鲜设备和静电场的控制方法，通过中控电路接收保鲜设备的保鲜参数，输出静电场的调节指令；通过电力电子变换电路接收该调节指令，并根据调节指令对外部的供电进行整流和逆变，输出设定电压和设定频率的电能；通过电压变换电路对电能进行升压处理；进而通过放电电路对升压处理后的电能进行放电，生成静电场。该方式生成的静电场为交流电场，可以根据保鲜储藏条件、保鲜对象等自动调节电场的场强电压、交变频率等参数，使得保鲜对象始终处于最佳的保鲜储藏环境下，提高了保鲜设备的保鲜效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种静电场生成装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种静电场生成装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种保鲜设备的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种保鲜设备的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种静电场的控制方法的流程图。
图标：
10-电源输入接口；11-电力电子变换电路；12-中控电路；13-电压变换电路；14-放电电路；110-整流单元；111-逆变单元；130-隔离型电压变换器；20-参数采集电路；21-显示电路；140-金属板电极；141-接地电极；30-静电场生成装置；31-储藏室；1-电源输入模块；2-整流模块；3-逆变模块；4-频率控制单元；5-电压变换模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
考虑到现有的电场保鲜装置采用直流恒定电场保鲜效果的可靠性较差的问题，本发明实施例提供了一种静电场生成装置、保鲜设备和静电场的控制方法；该技术可以应用于保鲜设备，从而提高果蔬肉类的保鲜效果；该技术还可以应用于需要设置静电场的设备中。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种静电场生成装置进行详细介绍。
参见图1所示的一种静电场生成装置的结构示意图；该装置包括电源输入接口10、电力电子变换电路11、中控电路12、电压变换电路13和放电电路14；
该电源输入接口10与外部的供电电源连接；电源输入接口10、电力电子变换电路11、电压变换电路13和放电电路14依次连接；中控电路12与电力电子变换电路11连接；
上述中控电路12用于接收保鲜设备的保鲜参数，输出静电场的调节指令；该调节指令包括电压调节指令和频率调节指令；电力电子变换电路11用于接收调节指令，根据该调节指令对外部的供电进行整流和逆变，输出设定电压和设定频率的电能；电压变换电路13对电能进行升压处理；放电电路14用于对升压处理后的电能进行放电，生成静电场。
上述保鲜参数可以为保鲜设备的开门频率、运行时间，保鲜对象的温度、数量、种类中的多种；研发人员在设置中控电路时，可以预先将保鲜参数与调节指令的对应关系保存至中控电路中；该对应关系可以为运算公式、列表等形式。中控电路获取到保鲜参数后，通过查询该对应关系，即可获取到对应的调节指令，以将静电场的放电参数调节至最佳状态。
例如，当保鲜设备的开关门频率在设定时间段内超过设定阈值时，储藏室内的环境可能会受到较大的干扰，此时，可能需要调整静电场的峰值电压，或者调整静电场的场强变化率，以增强静电场的保鲜作用；再如，生鲜肉类通常需要的保鲜条件比水果蔬菜要高，当保鲜对象的种类由水果蔬菜变更为生鲜肉类时，通常也需要调整静电场的峰值电压，或者调整静电场的场强变化率，以增强静电场的保鲜作用。
本发明实施例提供的一种静电场生成装置，通过中控电路接收保鲜设备的保鲜参数，输出静电场的调节指令；通过电力电子变换电路接收该调节指令，并根据调节指令对外部的供电进行整流和逆变，输出设定电压和设定频率的电能；通过电压变换电路对电能进行升压处理；进而通过放电电路对升压处理后的电能进行放电，生成静电场。该方式生成的静电场为交流电场，可以根据保鲜储藏条件、保鲜对象等自动调节电场的场强电压、交变频率等参数，使得保鲜对象始终处于最佳的保鲜储藏环境下，提高了保鲜设备的保鲜效果。
参见图2所示的另一种静电场生成装置的结构示意图；该装置在图1所示的静电场生成装置的基础上实现；该装置包括电源输入接口10、电力电子变换电路11、中控电路12、电压变换电路13和放电电路14。
进一步地，该电力电子变换电路包括整流单元110和逆变单元111；该整流单元110用于对外部的供电进行整流；逆变单元111用于根据调节指令，对整流后的电能进行逆变处理，输出设定电压和设定频率的电能。在实际实现时，电能经整流单元整流后输出，串接于内部直流母线，并串接逆变单元；该整流单元和逆变单元整体构成电力电子变换电路，功能是实现前级电源整流输入，并受中控电路的控制，输出受控电压、频率的电磁能量。
上述整流单元通常由主电路、滤波器和变压器组成；该整流单元可以通过电源电路中的整流电路主要半波整流器、全波整流器或桥式整流器实现三种；该桥式整流器可以为全桥整流器，也可以为半桥整流器；其中，半桥整流器通常包括两个三极管或mos管组成的整流电路；全桥整流器通常包括四个三极管或mos管组成的整流电路；全桥整流器在整流过程中，其交流波形会先转变为同一极性再进行整流，全部输入波形都会形成输出，因此，全桥整流器的能量利用率较高，负载能力也比较强；基于此，本实施例优选将上述整流单元通过全桥整流器实现，以获得稳定的直流电源。
上述逆变单元可以通过多种全控型开关器件实现，例如，门极可关断晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管；由于氮化镓具有高宽带、高临界击穿电场、高饱和电子漂移速度、高电迁移率的优点，因此，本实施例中的上述逆变单元通过氮化镓(gan)全控型开关器件实现，以实现高频下可靠的逆变输出。
本实施例中，上述电力电子变换电路的前级采用全桥整流，可以获得稳定的直流电压源，后级采用逆变桥实现变压、变频输出。为保证装置的可靠性，前级元件可采用集成式单相全波整流电路，后级可采用氮化镓全控型开关器件，以实现高频下可靠的逆变输出。
进一步地，上述电压变换电路包括隔离型电压变换器130，该隔离型电压变换器将电能升压后输出。通过该隔离型电压变换器，可以实现电路的前后级电气隔离，避免初级与次级高压输出之间的电气耦合连接，使得静电场生成装置具有良好的电气安全性和可靠性。
上述电压变换电路通过合理的变换器参数设计，使设备具有跨低频与高频工况的能力，具有宽范围频率调整的优点，调整范围可以达到10hz～10khz。传统工频电路与高频电路设计各有所侧重，所采用的导磁材料不同，频率变化范围较小，故同一磁芯变换器实现频率宽范围调整较为困难。本实施例在实现过程中，通过采用合理的变换器参数设计，配合导磁材料的合理选取，优化变换器自身控制算法等手段，可以实现宽频率范围输出。
上述静电场生成装置还包括参数采集电路20；该参数采集电路20与中控电路连接；该参数采集电路20用于采集保鲜设备的保鲜参数，将保鲜参数发送至中控电路；该保鲜参数至少包括保鲜设备的开门频率、运行时间，保鲜对象的温度、数量、种类中的一种或多种；在实际实现时，保鲜参数的具体种类并不限定于上述开门频率、运行时间，保鲜对象的温度、数量、种类等，还可以包含其他类型的保鲜参数。
在实际实现时，上述参数采集电路包括人机交互接口单元和/或传感器单元；具体地，该参数采集电路可以仅包括人机交互接口单元，也可以仅包括传感器单元，还可以包括人机交互接口单元和传感器单元。该人机接口单元可以为键盘、触摸屏等，用于接收用户输入的保鲜参数，该人机接口单元还可以为摄像头或者麦克风，用于通过图像识别或语音识别的方式，接收用户输入的保鲜参数。上述传感器单元可以为检测保鲜设备开关门的传感装置、计时器、温度计、重量检测装置等传感器，用于获取对应的保鲜参数。上述传感器单元中的传感器可以包含热敏、光敏、湿敏、气敏、力敏、色敏和味敏等多种敏感器件。
进一步地，上述装置可以通过上述传感器单元(例如，重量检测装置)检测储藏室内是否保存有保鲜对象，当储藏室空闲时，中控电路可以自动控制设备关闭；当储藏室内保存有保鲜对象时，中控电路自动控制设备开启，从而提高保鲜设备的节能效果。
上述装置还包括显示电路21；该显示电路21中的显示屏设置于保鲜设备的外壳上；该显示电路21与中控电路连接；该显示电路用于显示保鲜参数，以及当前静电场的电压和频率。通过该显示电路，用户可以方便地了解每台保鲜设备的运行状态，以及保鲜对象等。
上述放电电路包括金属板电极140和接地电极141；该金属板电极140与接地电极141相对设置；金属板电极140和接地电极141设置于保鲜设备中。该金属板电极的材料可以为铂(pt)、铜(cu)、锌(zn)、银(ag)、或者多种金属的合金。
例如，金属板电极设置于保鲜设备的储藏室顶部时，该接地电极可以设置在储藏室的底部；金属板电极设置于保鲜设备的储藏室的左侧时，该接地电极可以设置在储藏室的右侧；当然，金属板电极和接地电极的位置还可以互换，从而使放电电路与储藏室整体形成空间静电场。通常，生成的静电场处于金属板电极和接地电极之间，因此保鲜对象放置在金属板电极和接地电极之间，实现变频静电场的保鲜环境。
上述接地电极可以通过多种方式实现；例如，该接地电极可以与大地连接，如下述图4中所示；另外，该接地电极也可以为金属板形式的接地电极，此时，该接地电极与地绝缘，即不与地连接；该接地电极与上述金属板电极相对设置，平行对齐，两个金属板之间形成空间交流静电场。
为了提高该静电场生成装置对应用环境的适应性，上述电源输入接口还用于连接多种供电参数的供电电源；该供电参数包括电压等级和交直流类型。该电源输入接口可接110v～220v不同电压等级交直流混合输入型，输入电压范围宽，保证该静电场生成装置在不同的供电场景下均能可靠工作。
对应于上述静电场生成装置，本发明实施例还提供了一种保鲜设备，如图3所示，该设备包括上述静电场生成装置30，还包括储藏室31。该保鲜设备还可以包括报警器，该报警器可以用于保鲜设备的漏电检测，当设备发生漏电时，报警器生成报警信号，以提示用户进行维修。
如图4所示，本发明实施例还提供了另一种保鲜设备，该设备包括电源输入模块1(相当于上述电源输入接口)、整流模块2(相当于上述整流单元)、逆变模块3(相当于上述逆变单元)、频率控制单元4(相当于上述中控电路)、电压变换模块5(相当于上述电压变换电路)和放电电路14；该放电电路设置于储藏室中。
其中，频率控制单元为保鲜设备中的综合策略控制系统，系统采集储藏室和保鲜对象的各类参数，包括开关门次数、时间，保鲜对象温度、数量、种类，根据各参数条件，智能判定得出所需最佳电场条件，输出电压、频率控制指令，使逆变电路依据所发指令工作，最终产生基于时间序列的变场强峰值、变场强变化率的电场保鲜环境。
本发明实施例提供的保鲜设备，与上述实施例提供的静电场生成装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
对应于上述静电场生成装置和上述保鲜设备，本发明实施例还提供了一种静电场的控制方法，如图5所示，该方法应用于上述静电场生成装置；该方法包括如下步骤：
步骤s502，中控电路接收保鲜设备的保鲜参数；保鲜参数至少包括保鲜设备的开门频率、运行时间，保鲜对象的温度、数量、种类中的一种或多种；
步骤s504，中控电路根据预设的控制规则，生成对应的调节指令；该调节指令包括电压调节指令和频率调节指令；该电压调节指令包括静电场的场强峰值随时间的变化规律；该频率调节指令包括静电场的交变频率随时间的变化规律；上述预设的控制规则包括保鲜参数与调节指令的对应关系；
步骤s506，中控电路将调节指令输出至电力电子变换电路；
步骤s508，电力电子变换电路根据调节指令，调节逆变参数，以输出设定电压和设定频率的电能。
本发明实施例提供的静电场的控制方法，通过电压调节指令和频率调节指令可以生成基于时间序列的特定场强峰值、场强变化率的静电场环境；可以根据保鲜储藏条件、保鲜对象等自动调节电场的场强电压、交变频率等参数，使得保鲜对象始终处于最佳的保鲜储藏环境下，提高了保鲜设备的保鲜效果。
本发明实施例提供的一种静电场生成装置、保鲜设备和静电场的控制方法，提出了一种基于交流静电场的保鲜技术，该技术可以调整输出场强峰值、场强变化了和场强作用时间；为了保证良好的保鲜效果，该交流静电场首先需要选择合适的场强峰值，相同的生物处于不同场强条件下，产生的效果存在差异，因此，针对生物的特点，选择合适的场强峰值会有最佳储藏效果；该交流静电场还需要选择合适的交变频率，不同的电场频率，其不同的电压变化率du/dt即带来不同的场强变化率，不同的保鲜对象所需最佳场强有所不同，因此针对不同的保鲜对象，选择特定的场强变化率，可使保鲜设备具有最佳的保鲜效果；另外，该交流静电场还需要选择合适的场强发射策略，针对上述场强峰值和场强变化率，组合生成基于时间序列的不同场强峰值、不同场强变化率的组合策略，可以得出各个保鲜对象、保鲜储藏调节所需的最佳交流静电场。
本发明实施例提供的一种静电场生成装置、保鲜设备和静电场的控制方法，改变了传统固定电压、固定频率、永久开机的缺陷，采用自动变压变频技术，可以根据保鲜对象的温度、含水量和储藏状态，选择最佳场强峰值、场强变化率目标，生成基于时间序列的特定场强峰值、场强变化率的静电场环境，从而有效改变生物体细胞膜电势状态，抑制生物酶的活性，降低呼吸代谢活动，抑制细菌繁殖，达到最佳保鲜效果。
本发明实施例所提供的静电场生成装置、保鲜设备和静电场的控制方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。