一种采用介电电泳技术的空气净化装置DEP电源的制作方法

本发明涉及介电电泳技术领域，是一种为介电电泳空气净化装置产生介电电泳非均匀交流电场的dep特种电源。

背景技术：

介电电泳描述的是位于非匀称电场的电中性颗粒由于介电极化的作用而产生的平移运动。产生在颗粒上的偶极矩可以由两个相同带电量但极性相反的电荷来表示，当它们在颗粒界面上不对称分布时，产生一个宏观的偶极矩。当这个偶极矩位于不匀称电场中，在颗粒两边的局部电场强度的不同产生一个净力，称为介电电泳力。由于悬浮于媒介中的颗粒与媒介有着不同的介电能力(介电常数)，颗粒会朝电场强度增强的方向移动，称为阳性介电电泳，反之若颗粒朝电场强度减弱的方向移动，称之为阴性介电电泳。

当颗粒(半径r、相对介电常数为εp、电导率σp)悬浮于流体介质(相对介电常数为εf、电导率为σf)时，其所收到的介电电泳力为：

式中:(这里：)；e是外加电场强度的均方根；ε0是真空介电常数；ω是电场角频率。dep力方向将取决于k^*(ω)的实数部分，即cm因子，在cm>0时为阳性介电电泳,粒子从低电场区域运动到高电场区域，反之为阴性介电电泳。

现有技术中，空气除尘通常采用静电除尘法，是利用电泳(electrophoresis,ep)的原理，在高压直流电场中使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向着与电子和离子电性相反的电极移动。在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电粉尘颗粒在电场力作用向电极运动，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离。工业上广泛应用的是管式电除尘器和板式电除尘器。

与电泳技术不同的是：

(1)介电电泳操纵的是电中性颗粒，使其由于介电极化的作用而产生的平移运动；电泳操纵的是电子和离子，使其负荷在粉尘颗粒上产生定向移动。

(2)介电电泳中颗粒运动方向与电场的方向无关，只与其本身的介电常数和介质的介电常数有关；电泳中颗粒运动方向取决于颗粒所带电荷的符号和电场的方向，电场方向反转则运动方向反转。

(3)介电电泳需要非均匀电场；电泳在均匀或非均匀的场中都可发生。

(4)介电电泳力的大小正比于颗粒直径的立方；电泳力的大小正比于颗粒所带电荷的多少。

(5)介电电泳技术采用的是交流电场，电泳技术采用的是直流电场，当介质中的电极通入直流电后，因不能抵消的带电粒子由于前面所述的电泳效应，汇聚在极性相反的电极表面，产生类似于静电屏蔽的效果，外电场强度被削减为0。这样就达不到在电极中间产生不均匀电场的作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于产生交流介电电泳电场的专用电源，满足介电电泳空气净化装置的使用需要。

一种采用介电电泳技术的空气净化装置用dep电源，其包括dep控制器、dep信号发生器、spwm发生器、驱动器、信号混合器、隔离输出变压器、反馈隔离变压器、信号分离电路、自动稳幅反馈环路、检测环路；dep控制器与dep信号发生器、spwm发生器、驱动器、信号混合器、隔离输出变压器、反馈隔离变压器及信号分离电路依次电连接，信号分离电路通过自动稳幅反馈环路连接至dep控制器；信号分离电路与检测环路连接并连接至dep控制器；自动稳幅反馈环路信号连接至dep信号发生器。

而且，所述自动稳幅反馈环路包括峰值检波器、均值滤波器及自动稳幅电路，所述信号分离电路依次连接所述峰值检波器、均值滤波器及自动稳幅电路，所述dep控制器的输出端连接自动稳幅电路，自动稳幅电路输出连接至dep信号发生器。

而且，所述检测环路包括检测脉冲放大电路、响应信号分离电路、响应信号放大电路、检测脉冲驱动电路，所述信号分离电路依次经检测脉冲放大电路、响应信号分离电路、响应信号放大电路连接至dep控制器，dep控制器经检测脉冲驱动电路连接至信号混合电路。

一种采用介电电泳技术的空气净化装置用dep电源的控制方法，其包括如下步骤：

1)dep控制器设置dep电源输出的幅值、输出频率等dep输出信号；dep控制器根据时序要求发出检测脉冲和门控信号，同时检测返回脉冲；根据标准脉冲和对返回脉冲的响应计算出合适的给定值至dep信号发生器和自动稳幅反馈环路；dep信号发生器按要求发出dep波形，由spwm发生器调制后形成spwm调制波，通过驱动器对信号进行功率放大，经信号混合器与检测脉冲混合后，通过隔离输出变压器升压后输出；

2)dep电源输出的dep输出信号和检测脉冲响应信号由反馈隔离变压器降压送至信号分离电路，通过dep控制器发出的门控信号，将dep输出信号和检测脉冲响应信号分离后分别送至自动稳幅反馈环路和检测环路；

3)由信号分离电路分离出的dep信号首先通过峰值检波器检出dep信号的峰值电压，再通过均值滤波器对dep信号的幅值进行平均值计算，最后进入自动稳幅电路；自动稳幅电路接收来自均值滤波器和dep控制器的幅值给定，自动调整dep信号发生器的波形幅度，保证dep输出幅值的稳定；

4)由信号分离电路分离出的检测脉冲信号，通过检测脉冲放大电路和响应信号分离电路分离出dep检测脉冲的响应信号并由响应信号放大电路进一步放大送至dep控制器，dep控制器通过分析响应信号，计算出最佳的dep给定值。

本发明的优点及有效效果为：

1、本发明的采用介电电泳技术的空气净化装置用dep电源，主通道中电路的dep信号发生器为一个高精度压控振荡器，进入spwm发生器后产生spwm调制波，之后进入驱动器进行功率放大，驱动电路供电电压为低压+20v或+50v，产生幅值为+20v或+50vswpm波，经lc滤波后与检测脉冲信号混合由隔变压器隔离并升压为高压峰值为200v-300v的ac-dep信号，施加于介电电泳电极，从而产生非均匀交流电场。

2、本发明的采用介电电泳技术的空气净化装置用dep电源，检测脉冲由控制器发生，用来时实检测dep电极的负载特性，反馈变压器返回经信号分离等电路分离出检测脉冲响应信号送至控制器对响应信号进行分析并计算出最佳的dep给定值。

3、本发明的采用介电电泳技术的空气净化装置用dep电源，自动稳幅反馈环路由峰值检波器、均值滤波器、自动稳幅电路构成，经分离电路分离出的ac-dep信号通过峰值检波器检出ac-dep信号峰值电压并由均值滤波器对峰值电压进行平均值处理，之后送至自动稳幅电路调节dep信号发生器输出幅值，使输出的ac-dep波形的幅值保持稳定。

4、本发明中的采用介电电泳技术的空气净化装置用dep电源，可以产生介电电泳空气净化装置中所需的介电电泳非均匀交流电场，可灵活改变dep输出的频率、幅值及波形，从而满足不同类型介电电泳空气净化装置的需求。

附图说明

图1是本发明提供的介电电泳技术空气净化装置dep电源原理框图。

图中：

1-dep控制器2-dep信号发生器3-spwm发生器

4-驱动器5-信号混合器6-隔离输出变压器

7-反馈隔离变压器8-信号分离电路9-峰值检波器

10-均值滤波器11-自动稳幅电路12-检测脉冲放大电路

13-响应信号分离电路14-响应信号放大电路15-检测脉冲驱动电路

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种采用介电电泳技术的空气净化装置用dep电源，其包括dep控制器1、dep信号发生器2、spwm发生器3、驱动器4、信号混合器5、隔离输出变压器6、反馈隔离变压器7、信号分离电路8、自动稳幅反馈环路、检测环路；dep控制器与dep信号发生器、spwm发生器、驱动器、信号混合器、隔离输出变压器、反馈隔离变压器及信号分离电路依次电连接，信号分离电路通过自动稳幅反馈环路连接至dep控制器；信号分离电路与检测环路连接并连接至dep控制器；自动稳幅反馈环路信号连接至dep信号发生器。

自动稳幅反馈环路包括峰值检波器9、均值滤波器10及自动稳幅电路11，信号分离电路依次连接峰值检波器、均值滤波器及自动稳幅电路，dep控制器的输出端连接自动稳幅电路，自动稳幅电路输出连接至dep信号发生器。

检测环路包括检测脉冲放大电路12、响应信号分离电路13、响应信号放大电路14、检测脉冲驱动电路15，信号分离电路依次经检测脉冲放大电路、响应信号分离电路、响应信号放大电路连接至dep控制器，dep控制器经检测脉冲驱动电路连接至信号混合电路。

主通道中电路的dep信号发生器为一个高精度压控振荡器，进入spwm发生器后产生spwm调制波，之后进入驱动器进行功率放大，驱动电路供电电压为低压+20v或+50v，产生幅值为+20v或+50vswpm波，经lc滤波后与检测脉冲信号混合由隔离输出变压器隔离并升压为高压峰值为200v-300v的ac-dep信号，施加于介电电泳电极，从而产生非均匀交流电场。

检测脉冲由dep控制器发生，用来时实检测dep电极的负载特性，反馈变压器返回经信号分离等电路分离出检测脉冲响应信号送至dep控制器对响应信号进行分析并计算出最佳的dep给定值。

自动稳幅反馈环路由峰值检波器、均值滤波器、自动稳幅电路构成。经分离电路分离出的ac-dep信号通过峰值检波器检出ac-dep信号峰值电压并由均值滤波器对峰值电压进行平均值处理，之后送至自动稳幅电路调节dep信号发生器输出幅值，使输出的ac-dep波形的幅值保持稳定。

上述采用介电电泳技术的空气净化装置用dep电源的控制方法，其包括如下步骤：

1)dep控制器设置dep电源输出的幅值、输出频率等dep输出信号；dep控制器根据时序要求发出检测脉冲和门控信号，同时检测返回脉冲；根据标准脉冲和对返回脉冲的响应计算出合适的给定值至dep信号发生器和自动稳幅反馈环路；dep信号发生器按要求发出dep波形，由spwm发生器调制后形成spwm调制波，通过驱动器对信号进行功率放大，经信号混合器与检测脉冲混合后，通过隔离输出变压器升压后输出；

2)dep电源输出的dep输出信号和检测脉冲响应信号由反馈隔离变压器降压送至信号分离电路，通过dep控制器发出的门控信号，将dep输出信号和检测脉冲响应信号分离后分别送至自动稳幅反馈环路和检测环路；

3)由信号分离电路分离出的dep信号首先通过峰值检波器检出dep信号的峰值电压，再通过均值滤波器对dep信号的幅值进行平均值计算，最后进入自动稳幅电路；自动稳幅电路接收来自均值滤波器和dep控制器的幅值给定，自动调整dep信号发生器的波形幅度，保证dep输出幅值的稳定；

4)由信号分离电路分离出的检测脉冲信号，通过检测脉冲放大电路和响应信号分离电路分离出dep检测脉冲的响应信号并由响应信号放大电路进一步放大送至dep控制器，dep控制器通过分析响应信号，计算出最佳的dep给定值。