一種新型藍藻處理裝置的製作方法

2023-05-19 08:27:16

專利名稱：一種新型藍藻處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力電子的技術領域，尤其是一種新型藍藻處理裝置。
背景技術：
藍藻水華是水體中的藍藻快速大量增殖形成肉眼可見的藍藻群體或者導致水體顏色發生變化的一種現象，嚴重時可在水體表面漂浮積聚形成一層綠色的藻席，甚至藻漿， 藍藻水華發生的根源主要在於水體富集了過多的氮、磷等營養物質，是水體富營養化的另外一種表現形式。近年來，藍藻水華在養殖水體中呈現高發、頻發、暴發態勢藍藻大量死亡時會產生藍藻毒素、大量羥胺及硫化氫等有毒有害物質嚴重敗壞養殖水體，直接危害養殖動物，間接通過食物鏈影響人類身心健康；另外死亡的藍藻釋放大量有機質，散發腥臭味， 刺激了化能異養細菌的滋生，其中大部分化能異養細菌對水產養殖動物來說並不是有益菌，而是致病菌，從而進一步導致繼發感染細菌性疾病的發生。處理水華的方法主要有
1、換注新水(物理方法)，
2、滅藻製劑(化學方法)，容易造成二次汙染
3、微生物方式，投加菌種，成本很高；
但是以上方法都不能根本上治理水華，且見效不快。

發明內容
為了克服現有的處理水華的方法容易造成二次汙染，成本很高並且不能根本上治理水華、見效不快的缺點，本發明提供一種新型藍藻處理裝置，利用水中放電等離子技術， 直接作用於藍藻細胞，進而殺死藍藻細胞，從根本上解決水華。本發明的技術方案是包括供電電源、脈衝形成系統、充電器、控制器、放電電極， 所述的供電電源為交流電，所述的脈衝形成系統中由磁壓縮電路和BPFN型脈衝形成網絡連接而成，所述的供電電源與脈衝形成系統之間置有一個充電器，充電器與控制器連接，根據控制器中設定輸出直流電壓的幅值，控制器通過磁壓縮電路中的IGBT驅動電路控制脈衝形成系統開啟或者停止，充電器為高壓直流電源，將220V交流電轉變成幾千伏的直流電壓輸送到脈衝形成系統，所述的脈衝形成系統將直流電壓壓縮為脈衝寬度毫秒級至納秒級的超高壓和大電流輸出給放電電極，所述的放電電極具有多個放電尖端，放電電極輸出大電流進行水中放電，電離等離子體，作用於藍藻細胞，進而殺死藍藻細胞，被殺死的藍藻沉入水底，被微生物分解。所述的磁壓縮電路包括磁復位電路、電容Cp C1, C2,磁開關SIp SI2, SI3、SI4和升壓變壓器PT，當充電電壓向Ctl充電時，SI1未飽和，電能儲存在Ctl中，當Ctl充電到最大值時， SI1飽和，導通電流，儲存在Ctl中的電能通過諧振的方式傳輸到C1中，同樣，C1中的電能以同樣的方式向C2中傳輸，變壓器PT的作用為升壓作用，當磁芯飽和後，磁芯不能立即自主回復到未飽和狀態，加入磁復位電路，幫助磁芯復位。
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所述的BPFN脈衝形成網絡，由電感L1, L2, L3- Ln和電容C3, C4, C5-Cn組成，當SI3 飽和時導通電流，C2中的電能向C3到Cltl中充電，C3到Cltl中的電能充到最大值時，SI4飽和導通電流，電容C3到Cltl中的電能通過Cn - SI4 -L1- L2—L3—負載一L6+L5+L4迴路向負載放電，形成具有一定寬度的高壓脈衝，脈衝寬度的大小能通過調整LC的級數來獲得， 通過在前級中磁壓縮迴路中的IGBT驅動電路控制脈衝發生的頻率，通過控制器向IGBT門極輸出控制信號，控制IGBT驅動電路的開通與關閉時間，從而控制整個電路的開通與關斷狀態，最終起到控制高壓脈衝輸出的頻率。所述的供電電源分為通過輸電插座、太陽能蓄電經逆變和備用發電機發電所提供的三種交流電，所述的通過輸電插座為主要供電方式，太陽能和備用發電機供電作為備用 {共 ^！^ O所述的太陽能蓄電經逆變的交流電系統中，由控制器通過蓄電池監控系統監控蓄電池組，蓄電池組中儲存的電壓為24V的直流電，通過逆變器逆變為220V/50HZ的交流電輸送到充電器再輸送到脈衝形成系統，所述的蓄電池監控模塊由溫度模塊、電壓模塊和電流模塊組成。當使用輸電插座或備用發電機供電時，控制器只控制充電器輸出的充電電壓、輸出脈衝的頻率和IGBT驅動電路。本發明的有益效果是利用物理上的方法處理藍藻，操作方便，安全，無汙染，見效快，效率高，易於推廣。


圖1為本發明的結構框圖； 圖2為本發明的控制功能圖； 圖3為本發明的脈衝形成系統的電路原理圖； 圖4本發明的三極放電電極的平面圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用以限定本發明。由圖1所示，一種新型藍藻處理裝置，包括供電電源、脈衝形成系統、充電器、控制器、放電電極，所述的供電電源為交流電，所述的脈衝形成系統中由磁壓縮電路和BPFN型脈衝形成網絡連接而成，所述的供電電源與脈衝形成系統之間置有一個充電器，充電器為 LAMBDA AMERICAS公司生產的型號為102A高壓直流電源，這種電源能將220V交流電轉變成最高可達6千伏的直流電壓輸出，充電器與控制器連接，根據控制器中設定輸出直流電壓的幅值，控制器通過磁壓縮電路中的IGBT驅動電路控制脈衝形成系統開啟或者停止，充電器為高壓直流電源，將220V交流電轉變成幾千伏的直流電壓輸送到脈衝形成系統，此系統由磁壓縮電路和BPFN型脈衝型成網絡共同作用，所述的脈衝形成系統將直流電壓壓縮為脈衝寬度毫秒級至納秒級的超高壓和大電流輸出給放電電極，放電電極不是採用傳統的單尖端的放電電極，採用三尖端的放電電極，使用這種電極能夠有效的擴大放電面積，增加電離的等離子的數目，增加作用範圍，增加殺死藍藻細胞的數目，提高裝置的工作效率，放電電極輸出大電流進行水中放電，電離等離子體，作用藍藻細胞，進而殺死藍藻細胞，被殺死的藍藻沉入水底，被微生物分解。
所述的供電電源分為通過輸電插座、太陽能蓄電經逆變和備用發電機發電所提供的三種交流電，根據裝置工作地點的不同情況選擇裝置的供電方式能夠增加裝置使用的靈活度，所述的通過輸電插座為主要供電方式，太陽能和備用發電機供電作為備用供電電源， 所述的控制器的控制晶片為工業控制晶片，用TMS32(^812作為控制器的控制晶片。當使用輸電插座或備用發電機供電時，控制器起三個作用，一是控制充電器對脈衝形成系統的充電電壓；二是控制輸出脈衝的頻率；三是控制IGBT驅動電路。在陽光充足的地方使用太陽能蓄電經逆變的交流電系統中，由控制器通過蓄電池監控系統監控蓄電池組，蓄電池組中儲存的電壓為24V的直流電，通過逆變器逆變為220V/50HZ的交流電輸送到充電器再輸送到脈衝形成系統，所述的蓄電池監控模塊由溫度模塊、電壓模塊和電流模塊組成。圖2為控制功能圖。以TI公司TMS320F2812為控制晶片的控制器對整個系統起主控作用。蓄電池監控模塊由溫度模塊、電壓模塊和電流模塊組成，控制器通過監控模塊採集蓄電池組的工作狀態，將採集到的數據與所設定的閥值進行對比，一旦採集的數據超過閥值，控制器輸出信號控制報警信號和蓄電池的充/放電迴路，切斷或者開啟電路，保護蓄電池組，延長其使用壽命。充電器為LAMBDA AMERICAS公司生產的型號為102A的高壓直流電源，這種電源有15 PIN D-SUB接口，具有可編程功能，將控制器與其可編程埠進行對接， 能實現通過控制器直接設定充電器輸出的充電電壓幅值和充電頻率功能。控制器通過可編程埠，能實時採集電壓數據和溫度數據，檢測充電器的工作狀態，當充電器工作出現異常狀態時，控制器發出報警信號並直接停止其工作，保護充電器。IGBT驅動電路控制信號也由控制器發出，通過控制IGBT驅動電路，控制器能啟動或者停止IGBT驅動電路開關開通或者關斷，進而控制脈衝形成系統開啟或者停止，當系統出現異常時，保護系統。由圖3所示，所述的磁壓縮電路由磁復位電路、磁壓縮電路和BPFN脈衝形成網絡組成。所述的磁壓縮電路包括磁復位電路、電容Ctl、陶瓷電容CpC2,磁開關SIi、SI2、SI3、SI4 和升壓變壓器PT。其中，Cci的容值遠大於C1, IIC2=C1, η為變壓器的變比。由可飽和磁芯製做而成的磁開關與普通的半導體開關不同，它不僅具有普通半導體開關的開關作用，而且不受開關頻率的限制。磁開關在磁芯未飽和時，其自身的電感量很大，對電流的流通起阻礙作用，相當於開關的斷開狀態；當磁芯飽和時，其自身的電感量急劇下降，導通電流，相當於開關的閉合狀態。當充電電壓向Ctl充電時，SI1未飽和，電能儲存在Ctl中，當Ctl充電到最大值時，SI1飽和，導通電流，儲存在Ctl中的電能通過諧振的方式傳輸到C1中，同樣，C1中的電能以同樣的方式向C2中傳輸，變壓器PT的作用為升壓作用，當磁芯飽和後，磁芯不能立即自主回復到未飽和狀態，加入磁復位電路，幫助磁芯復位。所述的BPFN脈衝形成網絡，由電感L1, L2, L^Ln和電容C3，C4, C^Cn組成，其工作原理為，當SI3飽和時導通電流，C2中的電能向C3到Cltl中充電，C3到Cltl中的電能充到最大值時，SI4飽和導通電流，電容C3到Cltl中的電能通過Cn - SI4 -L1- L2—L3+負載一L6+ L5-L4迴路向負載放電，形成具有一定寬度的高壓脈衝，脈衝寬度的大小能通過調整LC的級數來獲得。因為BPFN脈衝形成網絡輸出電壓的大小與電容(2的電壓大小相等，如果電壓幅值不夠，能在輸出端加入脈衝變壓器進一步提升脈衝電壓幅值，但脈衝波形的寬度並不改變。BPFN脈衝形成網絡具有能設定輸出脈衝寬度的優點，其缺點為不易調整輸出高壓脈衝的頻率，所以在前級中加入磁壓縮迴路，通過在前級中磁壓縮迴路中的IGBT驅動電路控制脈衝發生的頻率，通過控制器向IGBT門極輸出控制信號，控制IGBT驅動電路的開通與關閉時間，從而控制整個電路的開通與關斷狀態，最終起到控制高壓脈衝輸出的頻率。由圖4所示，1到3號為高壓放電電極的尖端，4為絕緣地座。脈衝形成系統輸出的功率在傳統的單極放電電極中不能充分釋放，並且單電極放電面積小，作用範圍小。本發明採用三極放電，能夠增加放電點，充分利用脈衝形成系統輸出的功率，增加放電面積，增大作用範圍，能夠在短時間內大面積的殺死更多的藍藻細胞，增加效率。本發明中放電電極採用的是三個放電尖端，也能採用兩個或者四個放電尖端。
權利要求
1.一種新型藍藻處理裝置，其特徵在於，包括供電電源、脈衝形成系統、充電器、控制器、放電電極，所述的供電電源為交流電，所述的脈衝形成系統中由磁壓縮電路和BPFN型脈衝形成網絡連接而成，所述的供電電源與脈衝形成系統之間置有一個充電器，充電器與控制器連接，根據控制器中設定輸出直流電壓的幅值，控制器通過磁壓縮電路中的IGBT驅動電路控制脈衝形成系統開啟或者停止，充電器為高壓直流電源，將220V交流電轉變成幾千伏的直流電壓輸送到脈衝形成系統，所述的脈衝形成系統將直流電壓壓縮為脈衝寬度毫秒級至納秒級的超高壓和大電流輸出給放電電極，所述的放電電極具有多個放電尖端，放電電極輸出大電流進行水中放電，電離等離子體，作用於藍藻細胞，進而殺死藍藻細胞，被殺死的藍藻沉入水底，被微生物分解。
2.根據權利要求1所述的新型藍藻處理裝置，其特徵在於，所述的磁壓縮電路包括磁復位電路、電容Q、C1, C2，磁開關SIp SI2, SI3、SI4和升壓變壓器PT，當充電電壓向Ctl充電時，SI1未飽和，電能儲存在Ctl中，當Ctl充電到最大值時，SI1飽和，導通電流，儲存在Ctl中的電能通過諧振的方式傳輸到C1中，同樣，C1中的電能以同樣的方式向C2中傳輸，變壓器 PT的作用為升壓作用，當磁芯飽和後，磁芯不能立即自主回復到未飽和狀態，加入磁復位電路，幫助磁芯復位。
3.根據權利要求1所述的新型藍藻處理裝置，其特徵在於，所述的BPFN脈衝形成網絡， 由電感L1, L2, Iv·· Ln和電容C3, C4, C5-Cn組成，當SI3飽和時導通電流，C2中的電能向C3到 C10中充電，C3到Cltl中的電能充到最大值時，SI4飽和導通電流，電容C3到Cltl中的電能通過 Cn - SI4 -L1- !^一！^一負載一「一「一!^迴路向負載放電，形成具有一定寬度的高壓脈衝，脈衝寬度的大小能通過調整LC的級數來獲得，通過在前級中磁壓縮迴路中的IGBT驅動電路控制脈衝發生的頻率，通過控制器向IGBT門極輸出控制信號，控制IGBT驅動電路的開通與關閉時間，從而控制整個電路的開通與關斷狀態，最終起到控制高壓脈衝輸出的頻率。
4.根據權利要求1所述的新型藍藻處理裝置，其特徵在於，所述的供電電源分為通過輸電插座、太陽能蓄電經逆變和備用發電機發電所提供的三種交流電，所述的通過輸電插座為主要供電方式，太陽能和備用發電機供電作為備用供電電源。
5.根據權利要求4所述的新型藍藻處理裝置，其特徵在於，所述的太陽能蓄電經逆變的交流電系統中，由控制器通過蓄電池監控系統監控蓄電池組，蓄電池組中儲存的電壓為 24V的直流電，通過逆變器逆變為220V/50HZ的交流電輸送到充電器再輸送到脈衝形成系統，所述的蓄電池監控模塊由溫度模塊、電壓模塊和電流模塊組成。
6.根據權利要求4所述的新型藍藻處理裝置，其特徵在於，當使用輸電插座或備用發電機供電時，控制器只控制充電器輸出的充電電壓、輸出脈衝的頻率和IGBT驅動電路。
全文摘要
本發明涉及一種新型藍藻處理裝置，包括供電電源、脈衝形成系統、充電器、控制器、放電電極，所述的供電電源為交流電，所述的脈衝形成系統中由磁壓縮電路和BPFN型脈衝形成網絡連接而成，所述的供電電源分為通過輸電插座、太陽能蓄電經逆變和備用發電機發電所提供的三種交流電，所述的通過輸電插座為主要供電方式，太陽能和備用發電機供電作為備用供電電源。當使用輸電插座或備用發電機供電時，控制器只控制充電器輸出的充電電壓、輸出脈衝的頻率和IGBT驅動電路。本發明的有益效果是利用物理上的方法處理藍藻，操作方便，安全，無汙染，見效快，效率高，易於推廣。
文檔編號C02F1/30GK102259948SQ20111013099
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月20日 優先權日2011年5月20日
發明者萬楓, 李孜 申請人:上海理工大學