一种共振式空间颗粒物净化装置及控制方法与流程

本发明专利涉及环境治理技术领域，尤其是一种共振式空间颗粒物净化装置及控制方法。

背景技术：

我国经济快速发展，人民生活水平不断提升，公众享受着经济发展的成果。然而，急剧的工业化和城市化导致能源迅猛消耗、人口高度聚集、生态环境破坏，不科学的发展带来了严重的后果，空气质量不断恶化，直接导致全国多地城市被“雾霾”笼罩，由“雾霾”所引发的环境治理备受瞩目，所以急需一种高效又通用的颗粒物治理装置及方法。

现有雾霾治理方法的专利，如公开号为CN104591519A、CN104826431A、CN103394275A、CN104248899A、CN103977650A、CN204739608U的专利，从源头上治理雾霾，利用污泥进行吸收或水溶烟尘等方法，在废气排放到大气中之前进行废气的净化处理，虽然这种从源头上治理雾霾的方法也是成熟常用的方法,但是针对性比较强，难以实现通用。如公开号为CN204987301U、CN203916378U、CN204307493U、CN105879522A、CN105999922A、CN104511218A、CN104815496A、CN104410706A的专利，利用喷雾的方法将雾霾进行湿沉降，从而降低空间颗粒物的浓度，这种方法虽然能够在比较大的空间上对雾霾进行治理，但是比较浪费水资源。如公开号为CN105986559A、CN104454100A的专利，利用鼓风机等即利用风力将雾霾吹散的方法进行雾霾的治理，这种方法能在一定程度上减少雾霾，但是对风力要求较高。如公开号为CN104190168A、CN105013271A、CN104846770A、CN104844307A、CN104437861A、CN205517048U、CN105642060A的专利，将空气进行净化，吸入雾霾，排放出净化后洁净的空气，主要利用活性炭吸附、静电除尘、加湿等方法，这种方法比较常用，但是治理范围较小，适用于局部除霾。如公开号为CN105642443A的专利，将雾气进行磁化再采用静电吸附，该方法十分新颖，但是对于不能被磁化的颗粒物该方法就没有效果了。

技术实现要素：

本发明为克服以上现有技术问题，提供一种共振式空间颗粒物净化装置及控制方法，以达到增强颗粒物间作用力，具有吸附效果好且静音的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种共振式空间颗粒物净化装置，包括一对平行设置的共振驱动板、吸附板、控制器、高压脉冲调制器和可调负高压电源，所述高压脉冲调制器和负高压电源与控制器之间均电连接，高压脉冲调制器的两个输出端通过导线分别连接两块共振驱动板，可调负高压电源的负压输出端通过导线与吸附板相连；所述一对平行设置的共振驱动板之间的区域为共振腔，吸附板位于共振腔的正下方；所述高压脉冲调制器产生双极性SPWM高压脉冲。

进一步改进，所述共振驱动板上开设有通孔。本发明采用两块带孔通风大板作为共振驱动板；将高压直流电源经脉冲调制器产生的SPWM双极性脉冲序列加到共振驱动板上，调节SPWM高压脉冲的基波频率，使其和共振腔颗粒物的固有谐振频率相同，利用共振增强颗粒物间作用力，再利用共振板下方的负高压吸附板，产生抽吸力，从而可有效降低空间颗粒物浓度。

进一步改进，所述一对平行设置的共振驱动板之间的距离为80cm，共振驱动板规格为100cm*80cm,吸附板为100cm*80cm。

进一步改进，所述控制器的核心芯片为STM32f446RE单片机。

利用共振式空间颗粒物净化装置进行空气净化的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：高压脉冲调制器的两个输出端分别与两个共振驱动板相连，负高压电源的负压输出端连接到吸附板，开启高压脉冲调制器和可调负高压电源保证系统可靠接地后；

步骤二：通过控制器产生SPWM驱动控制脉冲，并将该SPWM驱动控制脉冲传送给高压脉冲调制器进行放大，高压脉冲调制器产生双极性SPWM高压脉冲并施加到共振驱动板上，激励共振腔中的颗粒运动；

步骤三：通过控制器调节SPWM驱动控制脉冲的基波频率，比较不同频率SPWM驱动控制脉冲对应的高压脉冲调制器的输出电流，并记录输出电流值，查找最大输出电流值，保持电流最大的基波频率值输出；同时判断该电流是否被记录，如初次记录则记为电流初始最大值Ia，如已记录过，则记为当前电流最大值Ii；

步骤四：通过控制器控制可调负高压电源，调节可调负高压电源的输出电压，由零开始按预设步进量逐渐增加，预设步进量为△V，先输出一个步进量的负高压，使吸附板产生抽吸力，吸附共振腔中吸取颗粒物，此时高压脉冲调制器的输出电流Ii；

步骤五：通过控制器监测高压脉冲调制器的当前电流最大值，判断当前电流最大值Ii与电流初始最大值Ia的比值与设定门限C的高低；

步骤六：当Ii/Ia小于C，则调高负高压电源的输出电压，再增加一个步进量△V，重复步骤三；当Ii/Ia大于等于C，设定门限时，则维持当前负高压和SPWM波的基波频率。

进一步改进，所述可调负高压电源输出电压0-10KV可调。

与现有技术相比，本方案具有如下有益效果：

1、本发明利用共振腔使颗粒物共振，增强颗粒物间的相互作用力，从而显著提高空间颗粒物的吸附效果。

2、本发明利用共振腔和负压电场结合，结构简单，便于安装，同时具有高效静音的特点。

附图说明

图1为一种共振式空间颗粒物净化装置示意图。

图2为一种共振式空间颗粒物净化装置的控制流程图。

具体实施方式

图1为一种共振式空间颗粒物净化装置，包括共振驱动板1、共振腔2，吸附板3、控制器4、高压脉冲调制器5和可调负高压电源6。共振驱动板规格为100cm*80cm，吸附板为100cm*80cm。其中控制器4的核心芯片为STM32f446RE单片机。可调负高压电源输出电压0-10KV可调。

利用共振式空间颗粒物净化装置进行空气净化的控制方法，包括如下步骤流程图如图2所示：

步骤一：高压脉冲调制器的两个输出端分别与两个共振驱动板相连，负高压电源的负压输出端连接到吸附板，开启高压脉冲调制器和可调负高压电源保证系统可靠接地后；

步骤二：通过控制器产生SPWM驱动控制脉冲，并将该SPWM驱动控制脉冲传送给高压脉冲调制器进行放大，高压脉冲调制器产生双极性SPWM高压脉冲并施加到共振驱动板上，激励共振腔中的颗粒运动；

步骤三：通过控制器调节SPWM驱动控制脉冲的基波频率，比较不同频率SPWM驱动控制脉冲对应的高压脉冲调制器的输出电流，并记录输出电流值，查找最大输出电流值，保持电流最大的基波频率值输出；同时判断该电流是否被记录，如初次记录则记为电流初始最大值Ia，如已记录过，则记为当前电流最大值Ii；

步骤四：通过控制器控制可调负高压电源，调节可调负高压电源的输出电压，由零开始按预设步进量逐渐增加，预设步进量为△V，先输出一个步进量的负高压，使吸附板产生抽吸力，吸附共振腔中吸取颗粒物，此时高压脉冲调制器的输出电流Ii；

步骤五：通过控制器监测高压脉冲调制器的当前电流最大值，判断当前电流最大值Ii与电流初始最大值Ia的比值与设定门限C的高低；

步骤六：当Ii/Ia小于C，则调高负高压电源的输出电压，再增加一个步进量△V，重复步骤三；当Ii/Ia大于等于C，设定门限时，则维持当前负高压和SPWM波的基波频率。

每次增加负压后，谐振腔的颗粒物改变，谐振频率会改变，电流最大值对应的频率点会变，因此，需要重新调节频率寻找当前电流最大值。

在本实施例中，控制器的单片机产生基波频率为8kHz的SPWM驱动控制脉冲，将该脉冲给高压脉冲调制器进行放大，产生12kV的双极性高压脉冲，并将该双极性高压脉冲分别加到共振驱动板上。通过单片机增减调节SPWM波的基波频率，同时监测高压脉冲调制器的输出电流，发现当基波频率为8.2kHz时电流达到最大为80mA，保持该频率输出，并记录该电流值为电流初始值。利用单片机控制负高压电源启动，负高压是由0按步进量200V逐渐增大的，首先增加一个步进量，吸附板开始产生抽吸力，从共振腔吸取颗粒物。接着监测高压脉冲调制器的输出电流，随着负高压的增加当前电流最大值减小，当前电流最大值与电流初始最大值的比值仍小于设定门限，则负高压继续增加一个步进量，同时单片机控制增减SPWM波的基波频率，重新寻找高压脉冲调制器的当前电流最大值，并将该最大电流再次与电流初始最大值进行比较是否达到设定门限。当负高压电源增加到8kV时，输出电流约为64mA，当前电流最大值与电流初始最大值的比值达到设定门限，则控制负高压电源和SPWM波基波频率维持当前值输出（当前设置的门限为80％）。接下来重复之前的操作，单片机继续监测高压脉冲调制器的输出电流的最大值，并将当前电流最大值与电流初始最大值的比值与门限值进行比较，循环往复，实现颗粒物的治理。

每次增加负压后，谐振腔的颗粒物改变，谐振频率会改变，电流最大值对应的频率点会变，因此，需要重新调节频率寻找当前电流最大值。

应当指出的是，尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，以上所述的实施内容，是结合具体的优选实施方式的一种，是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，而是要求符合与本文所公开的思路和原理相一致的最宽的范围，如利用脉冲高压电场与空间颗粒物的共振控制颗粒物有规律的扩散，达到治理颗粒物的目的。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单改进或替换。在权利要求书所限定的本发明的原理范围内,都应当视为属于本发明的保护范围。