一种高压电源智能化自动调节工作点系统的制作方法

本发明涉及电子技术和环保行业的技术领域，特别是一种高压电源智能化自动调节工作点系统的技术领域。

背景技术：

随着国内空气污染的日益严重，治理大气污染的需求日益迫切，目前治理大气污染应用最多的是高压静电除尘技术。其原理是：高压电源产生数万伏的直流高压施加在集尘电场的极板上形成静电强电场，负高压放电极同时发射大量带负电荷电子。粉尘、油烟等污染物通过净化器集尘静电场时带上负电荷，随即被电场力捕捉吸附到正极板上，去除污染物的洁净空气再排放到大气中，从而实现污染源的净化控制。应用该技术可有效处理污染源的粉尘和油烟，防止对大气造成污染，目前已广泛应用于发电厂、工矿企业和餐饮业，是治理大气污染的主流技术，应用面日益广泛。

但是，目前的高压静电除尘技术尚有不足之处，就是无法始终处于最佳工作点，经常处于过压击穿放电状态或欠压状态，导致净化效果不理想。

为了提高净化效果，高压静电场的高压越高越好，但过高的电压易发生高压击穿放电，导致静电场的电场强度跌落，并触发高压电源保护动作关闭高压输出，使得除尘效果不理想；反之，如果降低输出高压，虽然没有击穿放电情况，净化器除尘稳定性提高，但净化率却大幅降低，这是一个矛盾。

因此，高压静电场的高压过高不行，过低也不行，它有个最佳值。如图1所示，横轴表示高压，纵轴表示净化效果，P表示高压击穿点，则AP段为净化器的工作区，越靠近P点净化效果越好，我们称之为最佳工作点B,即不发生击穿放电情况下的最高电压，靠近A则因欠压降低净化效果。而PC段因电压过高，频繁击穿放电使净化效率降低，并增加净化器的故障率。

所以，要使高压静电除尘的效率最佳，就要调整高压电源的输出高压，使净化器处于最佳工作点B，避免处于欠压状态(靠近A点)或处于过压击穿放电状态(PC段)。

然而，最佳工作点B不是固定的，由于净化器的工作环境条件不断变化，最佳工作点B也相应动态改变。具体来说，当空气温度、湿度、油烟粉尘浓度以及集尘电场富集污染物程度的改变，会导致介电强度改变，使得净化器集尘电场的高压击穿点P不断改变，相应的最佳工作点B也随之变化。如图2所示，例如净化器出厂时调整在最佳工作点B0(虚线所示)，用户使用的环境状况下最佳工作点B1(实线所示)，两者不会一致，需要人为频繁调整。通常用户并不具备相关专业技能，所以净化器常常处于两种不良的工作状态：要么高压过高集尘电场频繁击穿放电，导致净化效果不理想并使净化器故障率增加；要么高压不是最佳值，处于偏低状态而降低除尘净化效果。这两者都使高压静电除尘的效率打了折扣。

要改变这种不良状态，需要根据现场温度、湿度和粉尘油烟浓度，由专业人员动态捕捉最佳工作点，不断地调整高压电源的输出高压，使高压静电除尘装置始终处于最佳工作点，实现最佳净化效果。这对于高压静电除尘设备厂家和用户而言，虽然理想，却难于实现。

技术实现要素：

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种高压电源智能化自动调节工作点系统，在传统高压静电除尘装置上增加了单片机智能动态捕捉最佳工作点电路，模仿人类思维方式设计程序的算法，动态捕捉最佳工作点，再调节高压电源的输出高压使之始终处于闪络击穿电压之下的最高允许电压值，实现最佳净化效果。具体来说，在介电强度较低时，适当降低高压输出以避免击穿放电，维持稳定的净化效果；在介电强度较高时，自动调节输出电压到最高值，实现最优的净化效果。该系统以高度智能化自动控制方式消除了现有高压静电除尘装置的缺陷，既不会因电压偏低而损失净化效能，也不会因电压偏高频繁击穿放电触发保护而降低净化效果，并大幅降低净化器的故障率，使净化装置动态捕捉并始终工作于最佳工作点。其反应的及时性和准确性相当于一个专业人员的伺服工作，却没有人的疲劳、失误和人工成本等问题，是高压静电除尘除霾领域最新智能化技术。

为实现上述目的，本发明提出了一种高压电源智能化自动调节工作点系统，如图3所示，包括电源电路、振荡频率及高压控制电路、驱动电路、高压输出电路、取样检测反馈电路、保护电路、单片机智能化动态自动调节工作点电路。所述振荡频率及高压控制电路、驱动电路、高压输出电路、取样检测反馈电路、保护电路、单片机智能化动态自动调节工作点电路相互之间的连接，形成闭环控制回路。

所述电源电路连接各个单元电路并供电，所述振荡频率及高压控制电路与驱动电路相连，所述驱动电路与高压输出电路相连，所述高压输出电路上连接有保护电路，所述保护电路与振荡频率及高压控制电路相连，所述高压输出电路上连接有取样检测反馈电路，所述取样检测反馈电路与单片机智能化动态自动调节工作点电路相连，所述单片机智能化动态自动调节工作点电路与振荡频率及高压控制电路相连。

作为优选，所述振荡频率和高压输出，受闭环控制回路调节控制，动态工作于最佳工作点。该闭环控制回路由振荡频率及高压控制电路、驱动电路、高压输出电路、取样检测反馈电路、保护电路、单片机智能化动态自动调节工作点电路相互连接组成。

作为优选，所述保护电路为反馈调节保护电路，所述保护电路上设置有反馈检测器，反馈检测器与驱动电路和高压输出电路相连。

作为优选，所述单片机智能化动态自动调节工作点电路由单片计算机和智能调节工作点电路组成，智能调节工作点电路上并联设置有多个不同输出高压值的分支电路作为调节电路。单片机程序的智能算法模仿人类思维方式，动态捕捉最佳工作点，再决定切换最合适的分支电路调节频率和高压，使净化装置始终工作于最佳工作点。同时，其智能算法可分析判断高压静电除尘装置的工作状况，对各种故障发出相应的声光报警信息警示用户及时处理。

本发明的有益效果：本发明通过单片计算机技术结合电力电子技术，实现高压净化电源的智能化自动控制，其效果等同于一个专业人员全天候现场控制，自动捕捉最佳工作点，即不发生击穿放电条件下的最高输出电压。在各种不同的环境条件下，介电强度和高压击穿电压不同，净化器的输出电压也需要同步改变。本发明能够使高压静电除尘装置自动调节输出高压，动态工作于最佳工作点而无需人员手动调节。在高温高湿的情况下，使高压电源输出高压自动调整于击穿电压之下的最高允许电压，避免高压击穿放电而导致净化不佳；在气候干燥情况下，自动将输出高压提升到最高值，以实现净化效果的最优。

本发明可以将高压静电除尘装置的净化能力发挥到最高，既可防止高压不足损失净化效率，又可避免过高电压频繁击穿放电降低净化效率，并大幅降低净化器的故障率，延长净化器工作寿命。作为治理大气污染的主流技术，高压静电除尘装置数量巨大，且市场需求急迫，后续数量呈爆发式增长。本发明克服了目前市面上产品的不足，以低投入实现环保效益的最大化，有助于提高大气净化水平。鉴于高压静电除尘装置数量之大，总体净化效率提高十分可观，经济效益和社会效益显而易见。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是高压静电除尘装置最佳工作点示意图；

图2是高压静电除尘装置最佳工作点变化示意图；

图3是本发明一种高压电源智能化自动调节工作点系统的原理框图；

图4是本发明一种高压电源智能化自动调节工作点系统的实施例一原理示意图；

图5是本发明一种高压电源智能化自动调节工作点系统的实施例二原理示意图。

【具体实施方式】

参阅图3、图4和图5，本发明一种高压电源智能化自动调节工作点系统，包括电源电路、振荡频率及高压控制电路、驱动电路、高压输出电路、取样检测反馈电路、保护电路、单片机智能化动态自动调节工作点电路，所述电源电路各单元电路相连，所述振荡频率及高压控制电路与驱动电路相连，所述驱动电路与高压输出电路相连，所述高压输出电路上连接有保护电路，所述保护电路与振荡频率及高压控制电路相连，所述高压输出电路上连接有取样检测反馈电路，所述取样检测反馈电路与单片机智能化动态自动调节工作点电路相连，所述单片机智能化动态自动调节工作点电路与振荡频率及高压控制电路相连。所述振荡频率和高压输出，受振荡频率及高压控制电路、驱动电路、高压输出电路、取样检测反馈电路、保护电路、单片机智能化动态自动调节工作点电路相互连接成的闭环控制回路调节控制，动态工作于最佳工作点。所述保护电路为反馈调节保护电路，所述保护电路上设置有反馈检测器，反馈检测器与高压输出电路相连，所述单片机智能化动态自动调节工作点电路由单片计算机和智能调节工作点电路组成，智能调节工作点电路上并联设置有多个不同输出高压值的分支电路作为调节电路。

实施例一

参阅图4，电源电路连接各个单元电路，将市电转换成各个单元电路所需电压供电。所述振荡频率和高压输出，受振荡频率及高压控制电路、驱动电路、高压输出电路、取样检测反馈电路、保护电路、单片机智能化动态自动调节工作点电路相互连接成的闭环控制回路调节控制，动态工作于最佳工作点。具体工作过程如下：振荡频率及高压控制电路传递信号至驱动电路，驱动电路将电压放大传递至高压输出电路，高压输出电路产生高压输出形成高压静电电场，采样检测反馈电路将高压电场信号传递到单片机智能化动态自动调节工作点电路，智能调节工作点电路设置有电阻梯R₁―R_n，分别对应不同输出功率和输出高压值，通过调节改变振荡频率实现高压调节控制。程序经运算智能分析净化器的工作状态，并通过切换不同工作点分支电路控制调节振荡频率及高压控制电路，使高压输出于位于最佳工作点B,实现最优净化效果；如果侦测到高压电场发生击穿放电，智能调节工作点电路则切换电阻梯低一档降低输出高压，可多次切换电阻梯直至消除击穿放电；如果一段时间内不再发生击穿放电，智能调节工作点电路会重新调升电阻梯档以提高输出高压，直到高压击穿放电P点并记住该值，再将输出高压调整到在不发生击穿放电的情况下允许的最高电压，即最佳工作点B,实现净化效果的最优。

实施例二

参阅图5，电源电路连接各个单元电路，将市电转换成各个单元电路所需电压供电。所述振荡频率和高压输出，受振荡频率及高压控制电路、驱动电路、高压输出电路、取样检测反馈电路、保护电路、单片机智能化动态自动调节工作点电路相互连接成的闭环控制回路调节控制，动态工作于最佳工作点。具体工作过程如下：振荡频率及高压控制电路传递信号至驱动电路，驱动电路将电压放大传递至高压输出电路，高压输出电路产生高压输出形成高压静电电场，采样检测反馈电路将高压电场信号传递到单片机智能化动态自动调节工作点电路，智能调节工作点电路设置有电容矩阵C₁―C_n，分别对应不同输出功率和输出高压值，通过调节改变振荡频率实现高压调节控制。程序经运算智能分析净化器的工作状态，并通过切换不同工作点分支电路控制调节振荡频率及高压控制电路，使高压输出于位于最佳工作点B,实现最优净化效果；如果侦测到高压电场发生击穿放电，智能调节工作点电路则切换电容矩阵低一档降低输出高压，可多次切换电容矩阵直至消除击穿放电；如果一段时间内不再发生击穿放电，智能调节工作点电路会重新调升电容矩阵以提高输出高压，直到高压击穿放电P点并记住该值，再将输出高压调整到在不发生击穿放电的情况下允许的最高电压，即最佳工作点B,实现净化效果的最优。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。