将高压直流电源转换成高压脉冲电场的转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高压直流电转换成脉冲电场技术领域，特别是一种高压直流电转换成可调节频率的脉冲电场的转换装置。
【背景技术】
[0002]现有的脉冲发生装置都是利用脉冲电源，将工频交流电压利用升压装置升到一定幅值，整流后利用储能器件储存电能，再利用开关器件的接通与断开将大量能量瞬间释放，形成一定赋值、频率和脉宽的脉冲高压。对于现有的脉冲电源大多数都需要用到开关器件，当电压达到10kv时对开关器件的损耗很大，并且其脉冲频率虽然可调，但是很难达到千赫兹量级，可调范围有限。另一方面，高压脉冲电源的价格相对比较昂贵。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种将高压直流电源转换成高压脉冲电场的转换装置。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为:
[0005]本实用新型主要包括带有控制开关的直流电源、电刷头、圆盘、平行板电容、有弧度的导电片、直流电机，其中电刷头包括第一电刷头、第二电刷头，平行板电容包括上平行板电容、下平行板电容；所述的圆盘为翻转90°后侧放的圆柱体结构，该圆柱体的上下底面均设有I个以上的电极，且上底面的电极与下底面的电极错开设置；直流电机的输出轴与圆盘的上底面连接，圆盘由直流电机驱动；圆盘的上底面与第一电刷头的一端连接，下底面与第二电刷头的一端连接；第一电刷头的另一端与保护电阻的一端连接，保护电阻的另一端与控制开关的一端连接，控制开关的另一端接直流电源；第二电刷头的另一端接地；圆盘下方设置有弧度的导电片，且圆盘上下底面电极均可触碰该导电片；导电片通过导线与平行板电容电连接；
[0006]导电片与圆盘的最近距离为电极裸露在圆盘外的长度，且导电片的宽度大于等于圆盘侧面的长度；
[0007]作为优选，所述的导电片的材质为铜；
[0008]所述的上平行板电容与下平行板电容的距离由实际生产需求决定。
[0009]作为优选，圆盘的上下底面均设有I个以上的均匀分布的电极，且上底面的电极与下底面的电极错开设置，数量相等。
[0010]进一步说，所述的圆盘同一底面上电极所对应圆心角Θ的角度可调。
[0011 ] 进一步说，所述的直流电机的转速可调。
[0012]本实用新型提供一种将直流电转换成可以灵活调节频率以及脉宽的脉冲电场生成装置，本转换装置形成的脉冲的频率可以由直流电机的转速以及圆盘上的电极数目决定，频率的可调范围扩大到IkHz?100kHz，无需用到开关器件，使得装置的损耗减少，且成本明显的降低。根据不同的脉宽，占空比和频率的需求设置圆盘的上下底面的电极的数量和上下底面相邻电极的角度，电机的旋转速度是另一个影响频率的因素，其速度可调使得频率可调，圆盘的直径大小也有不同的设置，导电片的弧度设置使得电极和电容板有足够的接触时间，导电片磨损后替换方便。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构图；
[0014]图2是圆盘的剖面图；
[0015]其中I为直流电源，2-1为第一电刷头，2-2为第二电刷头，3为圆盘，4为电极，5-1为上平行板电容，5-2为下平行板电容，6为导电片，7为保护电阻，8为直流电机，9为控制开关。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明。
[0017]如图1所示，本实施例主要包括带有控制开关(9)的直流电源⑴、电刷头、圆盘(3)、平行板电容、有弧度的导电片(6)、直流电机(8)，其中电刷头包括第一电刷头(2-1)、第二电刷头(2-2)，平行板电容包括上平行板电容(5-1)、下平行板电容(5-2);所述的圆盘(3)为翻转90°后侧放的圆柱体结构，该圆柱体的上下底面均设有均匀分布的电极(4)，且上底面的电极⑷与下底面的电极⑷错开设置，数量相等；直流电机⑶的输出轴与圆盘
(3)的上底面连接，圆盘(3)由直流电机⑶驱动；圆盘(3)的上底面与第一电刷头(2-1)的一端连接，下底面与第二电刷头(2-2)的一端连接；第一电刷头(2-1)的另一端与保护电阻(7)的一端连接，保护电阻(7)的另一端与控制开关(9)的一端连接，控制开关(9)的另一端接直流电源(I);第二电刷头(2-2)的另一端接地；圆盘(3)下方设置有弧度的导电片
(6)，且圆盘(3)上下底面电极⑷均可触碰该导电片(6);导电片(6)通过电线与平行板电容电连接；
[0018]导电片(6)与圆盘(3)的最近距离为电极⑷裸露在圆盘(3)外的长度，且导电片(6)的宽度大于等于圆盘(3)侧面的长度；
[0019]本实施例中所用的导电片(6)的材质为铜等导电材料；平行板电容为lcm*lcm，保护电阻⑵的电阻(7)值为IkD。
[0020]本实用新型通过直流电机⑶带动圆盘(3)的旋转，当圆盘(3)上连接有直流电源⑴的底面上电极⑷与导电片(6)接触时，导电片(6)与平行板电容连接，对平行板电容进行充电；当圆盘⑶旋转到接地的那一底面上的电极⑷与导电片(6)接触时，对平行板电容进行放电，这个过程中平行板电容之间形成脉冲电场。直流电机(8)的转速以及电极(4)之间的夹角可以决定脉宽和频率。本实用新型提供的将高压直流电转换成脉冲电场的转换装置不需要用到开关器件，脉冲的可调频率范围扩大，可应用与高压脉冲电场灭菌实验。
[0021]以下为高压脉冲电场灭菌实验例:
[0022]当平行板电容中间放置待处理的菌液时，菌液的相对介电常量ε 7]c= 81.5，ε=1，ε e= 88.5*l(T12，c = 7.21*l(TnF，上下平行板电容的距离为10cm，导电片(6)电阻R=P *L/S = 0.5 Ω，充电的终止电压为 10kv 时，充电时间 t = 5RC = 1.8*10_lcls〈〈10 μ s ；为避免瞬时功率过大损坏装置，串联了一个IkQ的保护电阻(7)，当电压达到10kv时，t=5RC = 3.6*10_7s，充电时间短，最大瞬时功率为lOOkw，电路相对安全。
[0023]如图2所示，圆盘(3)的同一底面上电极(4)的数量以及上下底面相邻电极(4)的角度间隔Θ，直接影响脉冲的脉宽以及占空比。
【主权项】
1.将高压直流电源转换成高压脉冲电场的转换装置，其特征在于包括带有控制开关的直流电源、电刷头、圆盘、平行板电容、有弧度的导电片、直流电机，其中电刷头包括第一电刷头、第二电刷头；所述的圆盘为翻转90°后侧放的圆柱体结构，该圆柱体的上下底面均设有I个以上的电极，且上底面的电极与下底面的电极错开设置；直流电机的输出轴与圆盘的上底面连接，圆盘由直流电机驱动；圆盘的上底面与第一电刷头的一端连接，下底面与第二电刷头的一端连接；第一电刷头的另一端与保护电阻的一端连接，保护电阻的另一端与控制开关的一端连接，控制开关的另一端接直流电源；第二电刷头的另一端接地；圆盘下方设置有弧度的导电片，且圆盘上下底面电极均可触碰该导电片；导电片通过电线与平行板电容电连接。2.如权利要求1所述的将高压直流电源转换成高压脉冲电场的转换装置，其特征在于导电片与圆盘的最近距离为电极裸露在圆盘外的长度，且导电片的宽度大于等于圆盘侧面的长度。3.如权利要求1所述的将高压直流电源转换成高压脉冲电场的转换装置，其特征在于所述的导电片的材质为铜。4.如权利要求1所述的将高压直流电源转换成高压脉冲电场的转换装置，其特征在于所述的圆盘的上底面的电极与下底面的电极数量相等。
【专利摘要】本实用新型涉及一种将高压直流电源转换成高压脉冲电场的转换装置。现有的脉冲电源大多数都需要用到开关器件，当电压达到100kv时对开关器件的损耗很大。该装置包括带有控制开关的直流电源、电刷头、圆盘、平行板电容、有弧度的导电片、直流电机；所述的圆盘为翻转90°后侧放的圆柱体结构，该圆柱体的上下底面均设有均匀分布的电极，且上底面的电极与下底面的电极错开设置，数量相等。本实用新型形成的脉冲频率由直流电机的转速以及圆盘上的电极数目决定，频率的可调范围扩大到1khz～100khz，无需用到开关器件，使得装置的损耗减少且成本降低。
【IPC分类】H03K3/02, H03K3/017
【公开号】CN204652325
【申请号】CN201520376893
【发明人】杨勇, 陈艳华, 袁夏冰, 侯立群, 刘露, 谢靓, 章娟
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月3日