一種雙極性高壓脈衝發生裝置及相對應的處理系統的製作方法
2023-09-23 09:17:35 1
專利名稱：一種雙極性高壓脈衝發生裝置及相對應的處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙極性高壓脈衝發生裝置及相對應的處理系統，屬於高壓脈衝功率技術領域。
背景技術：
脈衝功率技術是近些年來逐漸興起的新技術，它是將很大的能量儲存在儲能元件中，通過放電開關在極短的時間內將能量快速的釋放到負載上。由於其獨特的功能，使得該技術在很多領域得到了廣泛的應用，例如廢水、廢棄處理，醫療衛生，殺菌消毒等。高壓脈衝電源是脈衝功率技術中的重要設備，不但要求輸出脈衝的上升沿陡、重複頻率高，而且要求輸出電壓高、工作壽命長。高壓脈衝電源主要由直流高壓，儲能元件和 快速開關等組成。根據其輸出波形的不同，大致可以分為為單極性波，雙極性波，矩形波、指數衰減波、振蕩波等多種形式。根據國內外的研究表明，在實際應用中雙極性波形比單極性波形效果好。但是，目前已有的雙極性高壓脈衝裝置往往結構複雜，元件較多，價格昂貴。在現有的高壓脈衝發生裝置中，為了得到高電壓，常常採用脈衝變壓器。但是脈衝變壓器是由特殊材料的鐵芯組成，不但對鐵芯的形狀要求嚴格，而且對線圈有很高的要求。高壓脈衝發生裝置中在工作時，由於高電壓的作用，會瞬時產生很大的電流，進而會在變壓器繞組上產生很大的機械力。像這樣既要滿足高電壓，大電流，同時又需要產生陡脈衝前沿的變壓器是很難做到的，即便能夠做到，價格方面也會非常昂貴。
發明內容
本發明的目的是提供一種雙極性高壓脈衝發生裝置及相對應的處理系統，以解決目前雙極性高壓脈衝發生裝置結構複雜、元件較多以及價格昂貴的問題。本發明為解決上述技術問題提供了一種雙極性高壓脈衝發生裝置，該脈衝發生裝置包括高壓直流電源、兩個電容放電単元和兩個火花間隙開關，兩個電容發電單元串聯後並接在高壓直流電源兩端，兩個火花間隙開關串聯後與兩個電容放電単元並聯，兩個電容放電單元之間的節點用於連接處理室裝置的一端，兩個火花間隙開關之間的節點用於連接處理室裝置的另一端，兩個火花間隙開關上設置有驅動裝置，在該驅動裝置的作用下兩個火花間隙開關能夠交替開關和閉合。所述的高壓直流電源和兩個電容放電単元之間還並聯有大容量電容，用於穩定高壓直流電源電壓以及為所述的兩個電容放電單元進行快速充電。所述的高壓直流電源包括単相交流電源、調壓器、變壓器和橋式整流電路，単相交流電源通過調壓器和變壓器後與橋式整流電路相連。所述的橋式整流電路和大容量電容之間還串接有限流保護電阻。所述的電容放電單元為單個電容或電容組。本發明為解決上述技術問題還提供一種雙極性高壓脈衝處理系統，該處理系統包括雙極性高壓脈衝發生裝置和處理室裝置，所述的雙極性高壓脈衝發生裝置包括高壓直流電源、兩個電容放電単元和兩個火花間隙開關，兩個電容發電單元串聯後並接在高壓直流電源兩端，兩個火花間隙開關串聯後與兩個電容放電単元並聯，處理室裝置的一端與兩個電容放電單元之間的節點相連，另一端與兩個火花間隙開關之間的節點相連，兩個火花間隙開關上設置有驅動裝置，在該驅動裝置的作用下兩個火花間隙開關能夠交替開關和閉
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ロ O所述的高壓直流電源和兩個電容放電単元之間還並聯有大容量電容，用於穩定高壓直流電源電壓以及為所述的兩個電容放電單元進行快速充電。所述的高壓直流電源包括単相交流電源、調壓器、變壓器和橋式整流電路，単相交流電源通過調壓器和變壓器後與橋式整流電路相連。所述的橋式整流電路和大容量電容之間還串接有限流保護電阻。 所述的電容放電單元為單個電容或電容組。本發明的有益效果是本發明通過利用兩個機械旋轉火花間隙開關的交替導通和關斷，使裝置對處理室裝置輸出雙極性高壓脈衝，本發明的雙極性高壓脈衝發生裝置結構簡單、價格便宜，且能夠調節輸出的高壓脈衝頻率。
圖I是本發明雙極性高壓脈衝發生裝置實施例中的電路圖2是本發明雙極性高壓脈衝發生裝置實施例中的輸出電壓波形圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進ー步的說明。本發明雙極性高壓脈衝發生裝置實施例
如圖I所示，本發明的脈衝發生裝置包括高壓直流電源、兩個電容放電単元C2和C3以及兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2，兩個電容發電単元C2和C3串聯後並接在高壓直流電源兩端，兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2串聯後與兩個電容放電単元C2和C3並聯，兩個電容放電單元C2和C3之間的節點用於連接處理室裝置的一端，兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2之間的節點用於連接處理室裝置的另一端，兩個火花間隙開關上設置有驅動裝置，在該驅動裝置的作用下兩個火花間隙開關能夠交替開關和閉合，該驅動裝置可以是往復運動驅動電機，使兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2交替開關和閉合，高壓直流電源和兩個電容放電単元之間還並聯有大容量電容Cl，Cl用於穩定高壓直流電源電壓以及為所述的兩個電容放電單元進行快速充電，高壓直流電源包括單相電源V、調壓器Tl、變壓器T2、橋式整流電路和限流電阻R，橋式整流電路由D1、D2、D3和D4四個高壓矽堆組成，單相交流電源經調壓器Tl和變壓器T2升壓之後，利用單相橋式整流電路將升壓後的交流電源變位直流高壓，再經過限流保護電阻R後給Cl、C2和C3進行充電。其工作原理如下単相交流電源經調壓器Tl和變壓器T2升壓之後，利用單相橋式整流電路將升壓後的交流電源變位直流高壓，再經過限流保護電阻R後給高壓脈衝電容器Cl、C2和C3進行充電，利用空氣間隙放電使開關導通的原理，兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2在電機驅動下進行交替的導通和關斷。當開關SI導通吋，高壓脈衝電容C2對處理室裝置進行放電，處理室承受負極性的高壓脈沖，Cl和直流電源一起給電容器C3快速充電，當開關S2導通吋，高壓脈衝電容C3對處理室進行放電，使處理室承受正極性的高壓脈衝，輸出電壓波形圖如圖2所示，Cl和直流電源一起給電容器C2進行快速充電，當需要改變高壓脈衝電源的頻率時，只需通過調節這連個機械旋轉火花間隙開關SI和S2驅動裝置的轉速就能夠實現。本發明雙極性高壓脈衝處理系統的實施例
如圖I所示，本發明的雙極性高壓脈衝處理系統包括脈衝發生裝置和處理室裝置，脈衝發生裝置包括高壓直流電源、兩個電容放電単元Cl和C2以及兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2，兩個電容發電単元Cl和C2串聯後並接在高壓直流電源兩端，兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2串聯後與兩個電容放電単元Cl和C2並聯，處理室裝置用於存放ー些待處理或者消毒的物品，例如廢水、廢棄物品，醫療衛生用品等，處理室裝置的一端與兩個電容放電單元Cl和C2之間的節點相連，處理室裝置的另一端與兩個機械旋轉火花間隙開 關SI和S2之間的節點相連，相連後接地，防止由於高壓直流電源發生短路導致處理室裝置帶電，兩個火花間隙開關上設置有驅動裝置，在該驅動裝置的作用下兩個火花間隙開關能夠交替開關和閉合，該驅動裝置可以是往復運動驅動電機，使兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2交替開關和閉合，高壓直流電源和兩個電容放電単元之間還並聯有大容量電容Cl，Cl用於穩定高壓直流電源電壓以及為所述的兩個電容放電單元進行快速充電，高壓直流電源包括單相電源V、調壓器Tl、變壓器T2、橋式整流電路和限流電阻R，橋式整流電路由D1、D2、D3和D4四個高壓矽堆組成，単相交流電源經調壓器Tl和變壓器T2升壓之後，利用單相橋式整流電路將升壓後的交流電源變位直流高壓，再經過限流保護電阻R後給Cl、C2和C3進行充電。其工作原理如下利用空氣間隙放電使開關導通的原理，兩個機械旋轉火花間隙開關SI和S2在電機驅動下進行交替的導通和關斷，當開關SI導通吋，高壓脈衝電容C2對處理室裝置進行放電，處理室裝置內承受負極性的高壓脈沖，Cl和直流電源一起給電容器C3快速充電，當開關S2導通時，高壓脈衝電容C3對處理室進行放電，使處理室裝置承受正極性的高壓脈沖，Cl和直流電源一起給電容器C2進行快速充電，輸出電壓波形圖如圖2所示，處理室裝置內待處理的物品如汙水在正負極性交替脈衝的衝擊下，汙水中的汙物分子就會和水分子脫離，達到汙水處理的目的。當需要改變高壓脈衝電源的頻率吋，只需通過調節這連個機械旋轉火花間隙開關SI和S2驅動電機的轉速就能夠實現。
權利要求
1.一種雙極性高壓脈衝發生裝置，其特徵在於該脈衝發生裝置包括高壓直流電源、兩個電容放電単元和兩個火花間隙開關，兩個電容發電單元串聯後並接在高壓直流電源兩端，兩個火花間隙開關串聯後與兩個電容放電単元並聯，兩個電容放電単元之間的節點用於連接處理室裝置的一端，兩個火花間隙開關之間的節點用於連接處理室裝置的另一端，兩個火花間隙開關上設置有驅動裝置，在該驅動裝置的作用下兩個火花間隙開關能夠交替開關和閉合。
2.根據權利要求I所述的雙極性高壓脈衝發生裝置，其特徵在於所述的高壓直流電源和兩個電容放電単元之間還並聯有大容量電容，用於穩定高壓直流電源電壓以及為所述的兩個電容放電單元進行快速充電。
3.根據權利要2所述的雙極性高壓脈衝發生裝置，其特徵在於所述的高壓直流電源包括単相交流電源、調壓器、變壓器和橋式整流電路，単相交流電源通過調壓器和變壓器後與橋式整流電路相連。
4.根據權利要求2所述的雙極性高壓脈衝發生裝置，其特徵在於所述的橋式整流電路和大容量電容之間還串接有限流保護電阻。
5.根據權利要求2所述的雙極性高壓脈衝發生裝置，其特徵在於所述的電容放電單元為單個電容或電容組。
6.一種雙極性高壓脈衝處理系統，其特徵在於該處理系統包括雙極性高壓脈衝發生裝置和處理室裝置，所述的雙極性高壓脈衝發生裝置包括高壓直流電源、兩個電容放電單元和兩個火花間隙開關，兩個電容發電單元串聯後並接在高壓直流電源兩端，兩個火花間隙開關串聯後與兩個電容放電単元並聯，處理室裝置的一端與兩個電容放電単元之間的節點相連，另一端與兩個火花間隙開關之間的節點相連，兩個火花間隙開關上設置有驅動裝置，在該驅動裝置的作用下兩個火花間隙開關能夠交替開關和閉合。
7.根據權利要求6所述的雙極性高壓脈衝處理系統，其特徵在於所述的高壓直流電源和兩個電容放電單元之間還並聯有大容量電容，用於穩定高壓直流電源電壓以及為所述的兩個電容放電單元進行快速充電。
8.根據權利要求7所述的雙極性高壓脈衝處理系統，其特徵在於所述的高壓直流電源包括単相交流電源、調壓器、變壓器和橋式整流電路，単相交流電源通過調壓器和變壓器後與橋式整流電路相連。
9.根據權利要求7所述的雙極性高壓脈衝處理系統，其特徵在於所述的橋式整流電路和大容量電容之間還串接有限流保護電阻。
10.根據權利要求7所述的雙極性高壓脈衝處理系統，其特徵在於所述的電容放電單元為單個電容或電容組。
全文摘要
本發明涉及一種雙極性高壓脈衝發生裝置及相對應的處理系統，屬於高壓脈衝功率技術領域該脈衝發生裝置包括高壓直流電源、兩個電容放電單元和兩個火花間隙開關，兩個電容發電單元串聯後並接在高壓直流電源兩端，兩個火花間隙開關串聯後與兩個電容放電單元並聯，兩個電容放電單元之間的節點用於連接處理室裝置的一端，兩個火花間隙開關之間的節點用於連接處理室裝置的另一端，兩個火花間隙開關上設置有驅動裝置，在該驅動裝置的作用下兩個火花間隙開關能夠交替開關和閉合。本發明通過利用兩個機械旋轉火花間隙開關的交替導通和關斷，使裝置輸出雙極性高壓脈衝，本發明的雙極性高壓脈衝發生裝置結構簡單、價格便宜，且能夠調節輸出的高壓脈衝頻率。
文檔編號H02M9/04GK102832843SQ20121032097
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月3日 優先權日2012年9月3日
發明者姚為正, 馬俊民, 黃永瑞, 何青連, 範彩雲, 李生林, 洪波, 劉堃 申請人:許繼集團有限公司, 國家電網公司