专利名称：自动换极的高压电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及等离子体和高压静电领域，尤其涉及可以自动换极的高压电源。
背景技术：
高压电源是电力除尘设备，常温等离子体设备必用的关键部件，其性能的优劣决 定了这两类设备的性能好坏。电力除尘设备已广泛地用于净化含尘废气的场合。其工作原理是对含灰尘废气 施加高压电场，使灰尘荷电，在电场力的作用下，荷正电的灰尘沉积在高压负电极上，荷负 电的灰尘则沉积在高压正电极上。两个高压电极上沉积的灰尘将越来越多，若不及时清除， 将严重影响电力除尘设备的效率。严重时，甚至会使其失效。对于干而脆的灰尘，可以采用 “振打”电极的方法，使灰尘从电极上脱落。但是，对于粘稠的灰尘(例如油腻的灰尘)只好 采取停机，用人工清洗的原始办法清除电极上的“积尘”。这种办法既麻烦又费时费力。常温等离子体废气净化设备是一种在环保领域应用越来越多的新兴环保设备。其 工作原理是在高压电场的作用下，气体电离并产生大量的高能电子、高能光子及0H、03等 活性粒子，高能电子将有害气体分子键打断，在0H、03的催化下，有毒有害的废气将转化为 无毒无害的H20、CO2及矿化盐。与电力除尘设备一样，等离子体设备在运行时，不可避免地会在两个电极上粘附 一些粘稠的灰尘。这些粘稠的灰尘积聚到一定程度后，等离子体设备的性能也受到严重的 影响高能电子、0H、03的数量减少，净化废气的能力下降。综上所述，电力除尘设备，常温等离子体设备在其高压电极上积聚粘稠灰尘的问 题，已成了影响设备正常功能的严重问题，现有技术尚无解决此问题的技术方案。
发明内容本实用新型就是针对现有技术的缺陷，提供一种可以自动换极的高压电源，通过 自动更换高压电极的正、负极性，达到自动清除电极上所积粘稠灰尘的目的。一种自动换极的高压电源，由直流电源电路，直流稳压电源电路，滤波及储能电 路，定时电路，控制脉冲发生器电路，脉冲变压器，工作指示电路，开关电路和高压电极组 成，直流电源电路和直流稳压电源电路与电源输入端相连接；直流电源电路的输出端与滤 波及储能电路的输入端相连接；滤波及储能电路的输出端连接开关K ；直流稳压电源电路 的输出端连接定时电路和控制脉冲发生器电路；控制脉冲发生器电路的输出端与开关电路 相连接；脉冲变压器分别连接开关K和开关电路，并耦合到高压电极。定时电路产生定时信号第一时间段和第二时间段，在所述定时信号切换时能够随 之切换脉冲变压器与滤波及储能电路之间的开关，使得脉冲变压器输出电压的极性随之变 换；控制脉冲发生器电路产生脉冲信号并施加到开关电路上。开关电路受到控制，当脉冲到 来时，其导通，脉冲结束时，其截止；从而在高压电极上形成与定时信号第一时间段和第二 时间段内相对应的极性相反的高压脉冲电压信号。[0010]在第一时间段内，两个电极之间形成高压脉冲电场，穿越两个电极之间的灰尘被 荷电，受电场力的作用，荷电的灰尘被吸附到相应的电极上。在第二时间段内，两个电极之间形成与第一时间段内相反的高压脉冲电场，吸附 到相应的电极上的灰尘被重新荷电，并在新电场力的作用下从电极上脱落，并且不会引起 扬尘。所述高压电源可以工作在不换极模式下，此时开关断开，定时器停止工作，两个电 极之间的电场方向不改变。所述第一时间段和所述第二时间段都可以通过定时器电路来分别设置不同的时 间长度。所述工作指示电路可以具有多个LED指示灯，在所述自动换极的高压电源正常工 作时，点亮以指示，并且能够依次点亮，其依次点亮的速度反映脉冲的速度。本实用新型实现上述技术目的所采取的技术方案如图Ι-a、图l_b、图1-c、图l_d 所示。图中T为脉冲变压器，共有L1、L2、L3、L四组线圈，L1、L2为初级线圈，L为产生高压 的次级线圈，L3为指示工作状态用的耦合线圈。在时间t = 0至t = Tl，即Δ tl的时段内，开关K与1端接通，在后续电路的控制 下，电流Iil从Ll的异名端流入，从同名端流出。此时，在次级线圈L上感应出图Ι-a所示 的电流Il并在高压电极Dl与高压电极D2之间产生电压VI。Vl的极性为D2是正极，Dl 是负极。在时间t = Tl至t = T2，即At2的时段内，开关K与2端接通，在后续电路的控 制下，电流Π2从L2的同名端流入，从异名端流出。此时，在次级线圈L上感应的电流12与 所述的Il方向相反，受12作用而在高压电极间产生的电压V3极性也与Vl相反，即D2是 正极，Dl是负极。综上所述，本实用新型通过以下的两种手段，达到了高压换极的功能第一，开关 K分时段分别与1端或2端接通；第二，脉冲变压器T中，线圈L1、L2绕制方向不同，引线的 同名端位置各异。本实用新型进一步的技术措施是Iil、Ι 2为脉冲电流，由它们所感应而产生的 高压V1、V2也是脉冲高压。实现上述技术措施的技术方案为控制脉冲发生器电路产生如图l_b所示波形的 脉冲信号VO并施加到开关电路上。开关电路VO受到控制，当脉冲到来时，其导通，脉冲结 束时，其截止。在开关电路和脉冲变压器的共同作用下，Vl的脉冲波形如图1-c所示，V2的脉冲 波形如图Ι-d所示。本实用新型更进一步的技术措施是，设定本实用新型按以下两种模式工作1、不 换极工作模式开关断开，定时电路停止工作，开关KO锁定在与1端接通的状态，高压电源 不换极。2、自动换极工作模式开关KO接通，定时电路工作，0至Tl时段，开关K与1端接 通，Iil流动；Tl至T2时段，开关K与2端接通，Ι 2流动，如此循环，达到自动换极的目的， 并且，所述时段的时长，可以由定时电路任意设定。例如，可以设定0至Tl的时长为10小 时，Tl至T2的时长为2小时。本实用新型最重要的意义是通过高压电源的换极而自动清除沉积在高压电极上灰尘。现以清除电极Dl上的灰尘为例，说明实现此功能的过程1、在Atl期间，Vl为正脉冲电压，D2为正极，Dl为负极，且Dl与大地相连接，因 此，相对大地而言，此时，两个电极间施加正高压VI，电场方向由D2指向D1。2、在高压脉冲电场的作用下，穿越D1-D2空间的灰尘被荷电。3、受电场力的作用，荷正电的灰尘沉集在Dl上并释放所携电荷。4、在At2期间，电极D1、D2的极性互换，Dl为正极，D2为负极，对于大地而言，两 个电极间施加负高压V2，电场方向由Dl指向D2，正好与Atl期间的电场方向相反。在此 新电场的作用下，易荷正电的沉集在Dl上的灰尘重新被荷正电，并受新电场的斥力而从Dl 上脱落，并且是不会引起二次扬尘的大块脱落，电极Dl上的积尘便被清除。5、电极D2上灰尘的清除过程与Dl相同，此处不再说明。对于环保领域的技术人员来说，本实用新型对于餐饮油烟净化机，对处理VOC废 气的等离子体设备具有十分重要的意义可以免除电极的定期清洗，并可保证上述设备持 续的净化效率。
图Ι-a为本实用新型的电路原理方框图；图Ι-b为控制脉冲波形示意图；图1-c为正脉冲Vl的波形图；图Ι-d为负脉冲V2的波形图；图2为本实用新型第一实施例的电路原理图；图3为本实用新型第二实施例的电路原理图；图4为本实用新型第三实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细描述。但应当理解这里的说明并不构成对本 实用新型保护范围的限制。本实用新型第一实施例如图2所示，C1、C2、C3、C4和L4组成滤波及储能电路。该 电路的主要功能为1、对直流电源的输出进行滤波，降低直流电源的纹波。2、对后续电路逆 向窜入的信号进行滤波，防止这些信号通过电源窜入其他电路中。3、在脉冲截止期间进行 储能，脉冲到来，后续的开关电路导通时，结合直流电源共同对后续电路输能，这样，可以使 脉冲的上升沿更陡直。功率场效应管FET、三极管V3、电阻R13、电阻R14、发光二极管LED1、稳压二极管 Dffl共同组成开关电路。当图2中所示的脉冲信号施加到功率场效应管FET的栅极G和源 极S上时，漏极D与源极S之间导通，脉冲电流Iil、Ι 2流通。稳压二极管DWl起保护功率场效应管FET的作用，防止功率场效应管FET的栅极G 和源极S之间因电压过高而使其损坏。发光二极管LEDl起指示作用，其点亮时，表明脉冲 信号发生器及射极输出器V3工作正常。电阻R14的作用为脉冲截止后，通过其迅速地泄 放功率场效应管FET栅极G和源极S之间的滞留电荷，使得功率场效应管FET加速关断，这 样可以改善脉冲变压器T各线圈上脉冲电压下降沿的性能。[0041]三极管VI、三极管V2及它们各自的附属元器件组成定时回路，该定时回路中有两 个继电器，一个为单触点继电器，另一个为双触点继电器。JI为双触点继电器的线包，K为 双触点继电器的一组触点，Kl为双触点继电器的另一组触点；J2为单触点继电器的线包， K2为单触点继电器的触点。该定时回路的工作过程为1、当开关KO断开时，三极管Vl、三极管V2不工作，开关K锁定与1端接通，本实用 新型按不换极的模式工作；当开关KO闭合接通时，三极管VI、三极管V2工作，本实用新型 按自动换极的模式工作。2、在自动换极的模式下电容C5通过相关电阻充电，当电容C5上电压充至使三极 管Vl导通的电压值时
三极管V1导通—双触点继电器绰包J1逋电—开关K与2端接通—电流I2流通—高压换极。
L开关!K1闭合—电容Cs, G7充电—Ξ骇管V2导 通^单触点继电器线包:r2通电—开宍K2断开—电容C6敢电—三猫管V2延迟截it—Ξ极會 V2单触点继电器线包J2断电—开吴K2闭贪—定时电路复位从上述流程可以知道，由三极管Vl截止到导通的时间段即为图I-C所示的Atl ； 由开关Kl闭合到复位断开的时间段即为图Ι-d所示的At2。换言之，三极管Vl导通还是截止，由电容C5两端的电压决定，而电容C5上充电的 快慢则由开关K3、K4、K5的状态决定。因此，Δ tl的长短可根据开关K3、K4、K5的状态作 多种选择。同样道理，八t2的长短可根据开关K6、K7、K8的状态作多种选择。D4、R6、C6的作用是使整个定时电路延时复位。它们的工作过程为开关Kl闭合， C6通过D4、R6充电。当V2导通，J2通电，开关K2断开时(即V1、V2与直流电源断开)，由 于D4的作用，C6单独对V2及其附属器件放电，使V2延迟Δ t时间截止。设计Δ t的作用是保证Vl在V2之前复位。如果不设Δ t，那么V2导通，K2断开 后，若V2在Vl之前复位，即K2在Kl尚未复位断开就抢先闭合的话(即C7的放电速度快 于C5的放电速度)，定时电路就乱了套，设置了 At，就可避免上述情况的发生。图2右上角脉冲变压器T的耦合线圈L3，整流桥Z1，电容C8、C9及电阻R15、LED2 共同组成本实用新型的工作指示电路。当本实用新型工作正常时，LED2点亮。综上所述，本实施例的工作过程为脉冲信号发生器送出的脉冲串经射极输出器 加至FET的G极，脉冲高电平时，FET导通，脉冲低电平时，FET关断。因此，Iil、Ii2为脉 冲电流。在Atl期间，Iil从线圈Ll的异名端流入，高压电极D2与Dl之间为正脉冲高压 Vl ；在At2期间，Ii2从线圈Ll的同名端流入，高压电极D2与Dl之间为负脉冲高压V2。 定时电路则控制本高压电源实现周期性的。本实用新型的第二实施例如图3所示。第二实施例的工作原理与工作过程与第一 实施例相同，故图3中与图2中相同的元件及其附图标记略去，这里不再重复，仅说明第二 实施例与第一实施例不同之处。第二实施例中采用运算放大器IC3组成脉冲信号发生器。 调节电位器W3，可以调整脉冲宽度；调节电位器W4，可以调整脉冲占空比。同时调节W3和 W4，可以使本实用新型工作在最佳状态。本实用新型的第三实施例如图4所示。第三实施例的工作原理与工作过程与第一实施例相同，故图4中与图2中相同的元件及其附图标记略去，这里不再重复，仅说明第三 实施例与第一实施例不同之处。第三实施例中采用集成电路ICl产生方波信号，经射极输 出器V4后转换成脉冲信号，调节电位器W5可以改变脉宽和重复频率。ICl输出的方波信 号还送至分频器IC2。经IC2分频后，四个发光二极管LED4-LED7组成美观的“流水”指示。 ICl工作正常，“流水灯”亮，脉冲重复频率高，“流水”就快。因此“流水”的快慢可以粗略地 指导脉冲重复频率的高低，这有利于现场调试。 显然，本领域技术人员可以根据图Ι-a的原理，组成更多的实施电路图，但这些电 路图都在本实用新型的保护范围之内。最后应该说明，以上实施例仅用以说明本实用新型 而并非限制本实用新型的技术方案，所以，本领域的技术人员应当理解，虽然在理解本实用 新型技术方案的基础上，可以对本实用新型进行修改或等同替换，但一切不脱离本实用新 型的实质和范围的技术方案及改进，均应在本实用新型的权利要求所涵盖的范围内。
权利要求1.一种自动换极的高压电源，由直流电源电路，直流稳压电源电路，滤波及储能电路， 定时电路，控制脉冲发生器电路，脉冲变压器，工作指示电路，开关电路和高压电极组成，其 特征在于直流电源电路和直流稳压电源电路与电源输入端相连接；直流电源电路的输出端与滤波及储能电路的输入端相连接；滤波及储能电路的输出端连接开关K ；直流稳压电源电路的输出端连接定时电路和控制脉冲发生器电路；控制脉冲发生器电路的输出端与开关电路相连接；脉冲变压器分别连接开关K和开关电路，并耦合到高压电极。
2.如权利要求1所述的自动换极的高压电源，其特征在于定时电路产生定时信号第一时间段和第二时间段，在所述定时信号切换时能够随之切 换脉冲变压器与滤波及储能电路之间的开关，使得脉冲变压器输出电压的极性随之变换；控制脉冲发生器电路产生脉冲信号并施加到开关电路上，开关电路受到控制，当脉冲 到来时，其导通，脉冲结束时，其截止；从而在高压电极上形成与定时信号第一时间段和第二时间段内相对应的极性相反的 高压脉冲电压信号。
3.如权利要求1所述的自动换极的高压电源，其特征在于所述高压电源可以工作在不换极模式下，此时开关断开，定时器停止工作，两个电极之 间的电场方向不改变。
4.如权利要求1所述的自动换极的高压电源，其特征在于所述工作指示电路可以具有多个LED指示灯，在所述自动换极的高压电源正常工作 时，点亮以指示，并且能够依次点亮，其依次点亮的速度反映脉冲的速度。
专利摘要一种自动换极的高压电源，由直流电源电路，直流稳压电源电路，滤波及储能电路，定时电路，控制脉冲发生器电路，脉冲变压器，工作指示电路，开关电路和高压电极组成，直流电源电路和直流稳压电源电路与电源输入端相连接；直流电源电路的输出端与滤波及储能电路的输入端相连接；滤波及储能电路的输出端连接开关K；直流稳压电源电路的输出端连接定时电路和控制脉冲发生器电路；控制脉冲发生器电路的输出端与开关电路相连接；脉冲变压器分别连接开关K和开关电路，并耦合到高压电极。
文档编号B03C3/66GK201862468SQ20102020733
公开日2011年6月15日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者汪孟金 申请人:宁波市镇海华泰电器厂