一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理裝置的製作方法
2023-05-12 12:05:51 1
專利名稱：一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力電子裝置。
背景技術：
管道經汙水長時間的侵蝕，會使內壁結垢從而腐蝕內壁、甚至滋生微生物，影響水系統的正常運行和人體健康。在電磁諧振水處理的裝置中，輸出頻率可調的正弦波電源是關鍵技術，目前頻率可調的正弦波電源通常採用SPWM調製技術，即通過高頻載波調製，再在輸出端並聯電容將載波濾除，這種調製方式存在諧波濾除不徹底、需採用專用集成電路控制較複雜，且諧振迴路品質因素較低等缺點。
發明內容本實用新型的目的是為了解決以上問題而提供一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理裝置，結合管道與水的電磁特性採用等脈寬PWM調製方式獲得調頻正弦波，技術簡單、無須濾波、諧波成分少、諧振迴路品質因素高。本實用新型的技術方案是這樣得以實現的一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理裝置，其特點是它包括工頻交流輸入電路1、進行整流逆變隔離的逆變升壓電路2、升壓後PWM波輸出電路3、將輸出濾成正弦波的LC濾波電路4、控制高頻交流電源產生頻率可調的交變激勵電流的控制電路6、由控制電路控制驅動逆變的驅動電路5、連接正弦波輸出的構成串聯LC諧振電路的電容C和繞在水管上的繞管線圈；所述的逆變升壓電路2包括逆變電路7和串聯諧振升壓電路8 ;所述的控制電路6包括用來檢測水管中電壓和電流信號的電流和電壓檢測電路9、進行模數轉換的電流和電壓A/D轉換電路10、接收電流和電壓A/D轉換電路10信號的頻率PID跟蹤電路11、接收反饋信號並對脈衝電源進行控制的單片機ATmegel6核心處理器12、用來實 時顯示狀態的液晶顯示模塊13、通過鍵盤控制手動或自動的鍵盤控制模塊14。本實用新型提供了一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理技術，應用嵌入式自動控制與串聯諧振式電磁技術相結合，適用於石油、電力、冶金及商業等領域的線圈纏繞式電子感應水處理器。集防垢、除垢、防腐、殺菌及水質淨化等多功能與一體。通過採用數字變頻諧振技術在水中自動產生最佳諧振頻率、從而使電磁場強度最大的諧振電磁場，以此實現根據不同水質的特定頻率跟蹤並鎖定，同時能根據流速、介質等特性的變化對輸出電流進行自動補償。安裝方便，僅須將線圈纏繞在管道外壁即可，無需割開管道或在設備上打孔，無需定期擦洗電極，除垢效果好；電路簡單並且效率高。
圖1是本實用新型的工作原理圖。圖中I——工頻交流輸入電路 2——逆變升壓電路3——升壓後PWM波輸出電路 4——LC濾波電路 5——驅動電路 6——控制電路7——逆變電路 8——串聯諧振升壓電路 9—電流和電壓檢測電路 10—電流和電壓A/D轉換電路11——頻率PID跟蹤電路 12——單片機ATmegel6核心處理器 13——液晶顯示模塊14——鍵盤控制模塊 15——水管 C——電容 LI——繞管線圈 L2——繞管線圈
具體實施方式
由圖1可見，本實用新型包括工頻交流輸入電路1、進行整流逆變隔離的逆變升壓電路2、升壓後PWM波輸出電路3、將輸出濾成正弦波的LC濾波電路4、控制高頻交流電源產生頻率可調的交變激勵電流的控制電路6、由控制電路控制驅動逆變的驅動電路5、連接正弦波輸出的構成串聯LC諧振電路的電容C和繞在水管上的繞管線圈；所述的逆變升壓電路2包括逆變電路7和串聯諧振升壓電路8 ;所述的控制電路6包括用來檢測水管中電壓和電流信號的電流和電壓檢測電路9、進行模數轉換的電流和電壓A/D轉換電路10、接收電流和電壓A/D轉換電路10信號的頻率PID跟蹤電路11、接收反饋信號並對脈衝電源進行控制的單片機ATmegel6核心處理器12、用來實時顯示狀態的液晶顯示模塊13、通過鍵盤控制手動或自動的鍵盤控制模塊14。工作流程是輸入的工頻交流電經過整流逆變後為交流PWM波電壓，其基波頻率是交流電源的輸出頻率，PWM波電壓經輸出變壓器隔離，再由LC濾波器濾成正弦波。本裝置的控制電路6中的主晶片ATmegel6產生PWM波控制高頻交流電源產生頻率可調的交變激勵電流，通過串聯電容輸出，該電流通過線圈(能量交換器)作用於水管之上，水管及管道內水質構成磁介質，因此線圈與電容構成串聯LC諧振電路，當交變激勵電流的頻率與LC諧振電路的本徵頻率相同時將產生諧振，從而改變硬水中各種離子和分子的運動狀況，達到抗垢的效果。本裝置控制電路6是由單片機ATmegeie為核心處理器，外圍器件和電腦進行通訊，實時傳輸和儲存數據，電流和電壓檢測電路9用來檢測水管中電壓、電流信號，通過電流和電壓A/D轉換電路10傳輸給頻率PID跟蹤電路11，再反饋給單片機ATmegel6核心處理器12，單片機通過尋優算法找出最優的電壓和電路信號方波對脈衝電源進行控制，達到自動跟蹤的目的。針對每一節水管的水垢不同，分不同的距離進行安裝振蕩線圈，液晶顯示模塊13用來實時顯示裝置的狀態，通過鍵盤控制模塊14手動或自動幫助用戶採用合適的電壓電流信號，從而達到節能和除垢的目的。處理器ATmege 16是一個16位的單片機，片內集成A/D和D/A，及PWM脈衝發生器。其基本工作原理是單片機在每工作一段時間後，進行掃頻操作，通過採樣串聯諧振迴路中的電流，以此來判斷出電路的諧振頻率。在工作時間段中，單片機輸出PWM波的頻率(PWM的佔空比)即為此時電路的諧振頻率。它將產生PWM波控制脈衝電源模塊，由脈衝電源輸入特定頻率的方波電壓，頻率PID跟蹤電路11通過檢測輸出水管的電流和電壓，反饋給處理器ATmegal6,單片機根據實時的數據轉換其控制的模式，達到除垢的目的。本實用新型的高頻交流電源採用等脈寬串聯諧振的方式可以在繞管線圈電感上得到正弦波電流，然而由於被處理水質的差異性，其等效的電感也是隨時變化的，因此為了達到較為理想的處理效果，控制電路必須可以自動調節等脈寬輸出方波電壓的頻率來適應不同的水質。由於高頻開關電器的 參數限制和倍壓電路的高壓電容容量小等緣故，該脈衝電源很難滿足現實要求，雖然現有技術已經有提出提高輸出功率的方法，但是這個方法有其弊端(設備笨重，控制方式單一，效果不佳等)，針對這個問題，本電源可採用多個單電源模塊(圖1中的串聯諧振升壓電路8)，如果需要高電壓的情況下，可以將多個串聯諧振升壓電路進行串聯，這樣在保證較大電流的情況下，使其得到疊加的高壓。如果需要高電流的情況下，可以將多個串聯諧振升壓電路進行並聯，這樣在保證在較大電壓的情況下，使其得到疊加的電流。該電源在實際的應用中，減輕了裝置的重量和大小，方便拆卸，遇不同的工作環境，選擇不同的工作方式 ，從而滿足現實的要求。
權利要求1.一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理裝置，其特徵在於它包括工頻交流輸入電路(I)、進行整流逆變隔離的逆變升壓電路(2)、升壓後PWM波輸出電路(3)、將輸出濾成正弦波的LC濾波電路(4)、控制高頻交流電源產生頻率可調的交變激勵電流的控制電路(6)、由控制電路控制驅動逆變的驅動電路(5)、連接正弦波輸出的構成串聯LC諧振電路的電容(C)和繞在水管上的繞管線圈；所述的逆變升壓電路(2)包括逆變電路(7)和串聯諧振升壓電路(8);所述的控制電路(6)包括用來檢測水管中電壓和電流信號的電流和電壓檢測電路(9)、進行模數轉換的電流和電壓A/D轉換電路(10)、接收電流和電壓A/D轉換電路信號的頻率PID跟蹤電路(11)、接收反饋信號並對脈衝電源進行控制的單片機ATmegel6核心處理器(12)、用來實時顯示狀態的液晶顯示模塊(13)、通過鍵盤控制手動或自動的鍵盤控制模塊(14)。
2.根據權利要求1所述的一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理裝置，其特徵在於所述的串聯諧振升壓電路(8 )由多個串聯諧振升壓電路串聯組成。
3.根據權利要求1所述的一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理裝置，其特徵在於所述的串聯諧振升壓電路(8)由多個串聯諧振升壓電路並聯組成。
專利摘要一種等脈寬串聯諧振式電磁感應水處理裝置，它包括工頻交流輸入電路、進行整流逆變隔離的逆變升壓電路、升壓後PWM波輸出電路、將輸出濾成正弦波的LC濾波電路、控制高頻交流電源產生頻率可調的交變激勵電流的控制電路、由控制電路控制驅動逆變的驅動電路、連接正弦波輸出的構成串聯LC諧振電路的電容C和繞在水管上的繞管線圈；所述的逆變升壓電路包括逆變電路7和串聯諧振升壓電路。本實用新型適用於石油、電力、冶金及商業等領域的線圈纏繞式電子感應水處理器；集防垢、除垢、防腐、殺菌及水質淨化等多功能與一體。安裝方便，僅須將線圈纏繞在管道外壁即可，無需割開管道或在設備上打孔，無需定期擦洗電極，除垢效果好。
文檔編號C02F1/48GK202898118SQ20122058171
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者丁鑫龍, 馮德仁 申請人:丁鑫龍