CN101804385A - 高压静电除油烟装置的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压静电除油烟装置的控制电路，包括：电场电流设定电路、PI闭环电路、触发电路、高压输出单元、电流采样及高压隔离电路和过流保护及信号识别电路；正常工作时，高压电场的电压处于临界电压和击穿电压之间，若存在电源或负载的波动，本发明的控制电路能控制高压输出单元的输出电压稳定在临界电压和击穿电压之间。若电场中发生局部击穿放电，且在单位时间内出现局部击穿放电的次数超过设定数值时，则判断为永久性短路，控制高压输出单元停止输出。反之，则判断为闪烁性放电，控制高压输出单元继续输出高压电源，从而确保了电源系统的正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压静电除油烟装置，特别是高压静电除油烟装置的控制电路。
背景技术
热定型机是纺织染整行业中主要设备之一，是利用热空气对织物进行干燥和整理并使之定型的装置。热定型机排出的烟气中含有各种颜料助剂，故而存在大量油质成分，因此必须将油烟去除，才能满足排放要求。
现有的除油烟装置的工作原理是：使废气通过一个高压电场，当该高压电场的电压处于使烟气发生电晕放电(即临界电压VL)至发生花火击穿(即击穿电压VJ)之间时，电场使烟气电离，并将油质成分积淀在阳极上，并通过废油收集装置回收，从而使废气得到净化并达到排放要求。
类似的除油烟装置，如：中国专利公开号CN101234365公开的具有静电除油装置的除油机及其控制方法，该除油机包括：除油机本体、除油通道及静电除油装置，该除油通道设于该除油机本体上，该除油通道包含油机入风口内部、油机入风口外部及油机出风口，该油机入风口内部、外部及该油机出风口彼此相互连通，该静电除油装置包含高压静电模块及静电吸附模块，该静电除油装置与高压电源连接，该静电除油装置设置于该除油通道；静电除油装置将油烟或脏空气过滤后，由油机出风口排出气体。中国专利03261057.2公开了高压静电油烟净化器的电控装置，在其主控电路中设有可调启动延时、振荡电路及开关电源顺次连接后再接高压变压器输出高压，并设有反馈保护、复位、计数、可调复位延时电路。
上述现有技术的不足之处有：(1)由于形成有效除油烟的高压电场的电压处于所述临界电压和击穿电压之间，任何来自电源或负载的波动，都将导致油烟的高压击穿或电离失效，因此如何确保高压工作点的稳定，是本领域要解决的问题。(2)由于烟气中的大量杂质附着于电场两极上等各种原因，电场中易发生局部击穿放电的现象，此时形成电场的电源系统应进行可靠的保护，同时电源系统还要具备识别永久性短路和闪烁性放电(即瞬时短路)的功能，以确保在发生瞬时短路时，电源系统还能正常工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用寿命较长、安全性和可靠性较高的高压静电除油烟装置的控制电路。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高压静电除油烟装置的控制电路，包括：
电场电流设定电路，用于将高压静电除油烟装置的油烟通道中的电场电流设于预设值，以使所述油烟通道中的电场电压稳定在临界电压和击穿电压之间的一个值上；
PI闭环电路，该PI闭环电路的给定值输入端与所述电场电流设定电路的输出端相连；
触发电路，与PI闭环电路的控制信号输出端相连；
高压输出单元，该高压输出单元的高压输出用于在所述油烟通道中生成高压电场；所述触发电路的触发信号输出端与高压输出单元的电压控制输入端相连；所述PI闭环电路通过触发电路控制高压输出单元的输出电压；
电流采样及高压隔离电路，与高压输出单元的取样电流输出端相连，用于获取与高压输出单元的输出电压相对应的采样电流，并将采样电流值反馈至PI闭环电路的反馈信号输入端，然后由PI闭环电路根据采样电流值判断高压输出单元输出的电压高低，通过触发电路控制所述高压输出单元的输出电压稳定在临界电压和击穿电压之间的一个值上；
过流保护及信号识别电路，设于所述电流采样及高压隔离电路的采样电流信号输出端与所述高压输出单元的切断控制输入端之间，过流保护及信号识别电路根据来自所述电流采样及高压隔离电路的采样电流值判断所述高压电场中是否存在局部击穿放电，并在发生局部击穿放电时，过流保护及信号识别电路控制所述高压输出单元停止输出，在4-10秒钟后过流保护及信号识别电路控制所述高压输出单元恢复高压输出；同时，过流保护及信号识别电路记录1分钟内出现局部击穿放电的次数；若在1分钟内出现局部击穿放电的次数超过设定数值时，过流保护及信号识别电路控制所述高压输出单元停止输出。
进一步，所述电场电流设定电路的输出端和PI闭环电路的给定值输入端之间设有软启动电路，用于有效控制过载冲击电流，确保整个控制电路的使用安全和使用寿命。
进一步，所述高压输出单元包括：高压变压器和设于高压变压器的次级端的用于生成高压直流输出的高压整流箱。
进一步，所述触发电路包括：设于高压变压器初级电源端的用于对高压变压器的初级电压进行移相触发的一组反接的单向可控硅、与PI闭环电路的控制信号输出端相连的用于控制所述的各单向可控硅的导通角的无触点触发器。
进一步，所述高压整流箱的取样电流输出端依次串接电流表和电流采样及高压隔离电路的取样电流输入端，电流采样及高压隔离电路的取样电流输入端与高压接地线之间设有电流取样电阻；所述过流保护及信号识别电路包括：与所述电流采样及高压隔离电路的采样电流信号输出端相连的过流继电器，用于控制所述各单向可控硅的控制极的通断，从而开启或关闭所述高压整流箱的输出。
进一步，所述PI闭环电路包括一PI调节器，所述电流采样及高压隔离电路的采样电流信号输出端和所述软启动电路的输出端都与该PI调节器的反相输入端相连，该PI调节器的输出端经分压电位器与所述无触点触发器的控制信号输入端相连。
本发明具有的技术效果：(1)本发明的高压静电除油烟装置的控制电路在正常工作时，高压电场的电压处于所述临界电压和击穿电压之间，若存在电源或负载的波动，电流采样及高压隔离电路获取与高压输出单元输出的波动电压相对应的采样电流，并将该采样电流值反馈至PI闭环电路，由PI闭环电路根据该采样电流值判断高压输出单元输出的电压高低，然后控制所述高压输出单元的输出电压稳定在临界电压和击穿电压之间，从而确保了高压工作点的稳定，故而本发明的高压静电除油烟装置具有较高的安全性和可靠性。(2)正常工作时，若电场中发生局部击穿放电的现象，则过流保护及信号识别电路记录单位时间内出现局部击穿放电的次数；若在单位时间内出现局部击穿放电的次数超过设定数值时，则判断为永久性短路，过流保护及信号识别电路控制所述高压输出单元停止输出。反之，则判断为闪烁性放电(即瞬时短路)，并控制所述高压输出单元继续输出高压电源，从而确保在发生瞬时短路时，高压静电除油烟装置的电源系统还能正常工作，故而本发明的高压静电除油烟装置的使用寿命较长、具有较高的安全性和可靠性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是实施例中的高压静电除油烟装置的高压静电场的电场电压与电场电流的关系图。其中，Q为所述高压静电场的正常工作时的工作点。
图2是实施例中的高压静电除油烟装置的控制电路的电路框图。
图3是实施例中的高压静电除油烟装置的控制电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
如图1-3，本实施例的高压静电除油烟装置的控制电路包括：电场电流设定电路1、PI闭环电路3、触发电路4、高压输出单元5、电流采样及高压隔离电路6和过流保护及信号识别电路7。PI闭环电路3为比例积分闭环控制电路。
软启动电路2设于电场电流设定电路1的输出端和PI闭环电路3的给定值输入端之间。本实施例的控制电路在通电使用时，软起动电路2由延时电路构成，用于使高压输出单元5的高压输出呈现由低至高、缓慢上升的过程，避免了过快升压对控制电路和电网的不利影响。触发电路4采用型号为ZK-3M的触发模块电路，触发电路4的触发控制输入端与PI闭环电路3的控制信号输出端相连。
高压输出单元5的高压输出用于在高压静电除油烟装置的油烟通道中生成高压电场；触发电路4的触发信号输出端与高压输出单元5的电压控制输入端相连；所述PI闭环电路3通过触发电路4控制高压输出单元5的输出电压。
电流采样及高压隔离电路6与高压输出单元5的取样电流输出端相连，用于获取与高压输出单元5的输出电压相对应的采样电流，并将采样电流值反馈至PI闭环电路3的反馈信号输入端，以根据采样电流值判断高压输出单元5输出的电压高低并通过PI闭环电路3控制所述高压输出单元5的输出电压稳定在17.5kV左右，以确保高压工作点的稳定，防止油烟高压击穿或电离失效。
所述过流保护及信号识别电路7设于所述电流采样及高压隔离电路6的采样电流信号输出端与所述高压输出单元5的切断控制输入端之间，过流保护及信号识别电路7根据来自所述电流采样及高压隔离电路6的采样电流值判断所述高压电场中是否存在局部击穿放电，并在发生局部击穿放电时，过流保护及信号识别电路7控制所述高压输出单元5停止输出，在4-10秒钟后过流保护及信号识别电路7控制所述高压输出单元5恢复高压输出；同时，过流保护及信号识别电路7记录1分钟内出现局部击穿放电的次数；若在1分钟内出现局部击穿放电的次数超过5次时，过流保护及信号识别电路7控制所述高压输出单元5停止输出。
所述高压输出单元5包括：高压变压器B1和设于高压变压器B1的次级端的用于生成高压直流输出的高压整流箱51。
所述触发电路4包括：设于高压变压器B1初级电源端的用于对高压变压器B1的初级电压进行移相触发的一组反接的单向可控硅SCR1和SCR2、与PI闭环电路3的控制信号输出端相连的用于控制所述的各单向可控硅SCR1和SCR2的导通角的无触点触发器CF。通过控制单向可控硅SCR1和SCR2的导通角，即可控制高压整流箱51的输出电压的高低。
高压整流箱51的取样电流输出端依次串接电流表mA和电流采样及高压隔离电路6的取样电流输入端，电流采样及高压隔离电路6的取样电流输入端与高压接地线之间设有电流取样电阻R1；电场电流设定电路1将所述油烟通道中的电场电流设于预设值(一般为45mA左右，通过电流表mA检测所述电场电流)，以使所述油烟通道中的电场电压稳定在临界电压VL(即15kV)和击穿电压VJ(即20kV)之间的一个值(一般为17.5kV左右)上。
过流保护及信号识别电路7包括：与所述电流采样及高压隔离电路6的采样电流信号输出端相连的过流继电器GL和与过流继电器GL的继电器线圈相连的过流信号识别单元71，过流继电器GL用于在发生局部击穿放电时控制串联于所述各单向可控硅SCR1和SCR2的控制极上的继电器常闭触点GLK的通断，从而开启或关闭所述高压整流箱51的输出。
所述PI闭环电路3包括有运算放大器A1、电阻R3、R4和电容C1构成的PI调节器，所述电流采样及高压隔离电路6的采样电流信号输出端经限流电阻R2与该PI调节器的反相输入端相连，所述软启动电路2的输出端与该PI调节器的反相输入端相连，该PI调节器的输出端经分压电位器R6与所述无触点触发器CF的控制信号输入端相连。
所述PI调节器即为比例-积分调节器。PI调节器的反相输入端即为PI调节器中的运算放大器的反相输入端。
过流信号识别单元71根据来自所述电流采样及高压隔离电路6的采样电流值判断所述高压电场中是否存在局部击穿放电，并在发生局部击穿放电时通过过流继电器GL控制所述高压输出单元5停止输出，同时控制PI调节器停止输出。在4-10秒钟后过流信号识别单元71控制PI调节器重新开始输出，并通过过流继电器GL控制所述高压输出单元5恢复高压输出；同时，过流信号识别单元71记录1分钟内出现局部击穿放电的次数；若在1分钟内出现局部击穿放电的次数超过5次时，过流信号识别单元71控制所述高压输出单元5停止输出，同时控制PI调节器停止输出。在过流信号识别单元71通过过流继电器GL控制所述高压输出单元5停止输出的同时，控制PI调节器停止输出，可实现两路控制电路控制所述高压输出单元5停止输出的目的，确保本实施例的控制电路的可靠性和安全性。过流信号识别单元71由单片机或模拟控制电路构成。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种高压静电除油烟装置的控制电路，其特征在于包括：
电场电流设定电路(1)；
PI闭环电路(3)，该PI闭环电路(3)的给定值输入端与所述电场电流设定电路(1)的输出端相连；
触发电路(4)，与PI闭环电路(3)的控制信号输出端相连；
高压输出单元(5)，用于在高压静电除油烟装置的油烟通道中生成高压电场；所述触发电路(4)的触发信号输出端与高压输出单元(5)的电压控制输入端相连；所述PI闭环电路(3)通过触发电路(4)控制高压输出单元(5)的输出电压；
电流采样及高压隔离电路(6)，与高压输出单元(5)的取样电流输出端相连，用于获取与高压输出单元(5)的输出电压相对应的采样电流，并将采样电流值反馈至PI闭环电路(3)的反馈信号输入端，然后由PI闭环电路(3)根据采样电流值判断高压输出单元(5)输出的电压高低，通过触发电路(4)控制所述高压输出单元(5)的输出电压稳定在临界电压(VL)和击穿电压(VJ)之间的一个值上；
过流保护及信号识别电路(7)，设于所述电流采样及高压隔离电路(6)的采样电流信号输出端与所述高压输出单元(5)的切断控制输入端之间，过流保护及信号识别电路(7)根据来自所述电流采样及高压隔离电路(6)的采样电流值判断所述高压电场中是否存在局部击穿放电，并在发生局部击穿放电时，过流保护及信号识别电路(7)控制所述高压输出单元(5)停止输出，在4-10秒钟后过流保护及信号识别电路(7)控制所述高压输出单元(5)恢复高压输出；同时，过流保护及信号识别电路(7)记录1分钟内出现局部击穿放电的次数；若在1分钟内出现局部击穿放电的次数超过设定数值时，过流保护及信号识别电路(7)控制所述高压输出单元(5)停止输出。
2.根据权利要求1所述的高压静电除油烟装置的控制电路，其特征在于：所述电场电流设定电路(1)的输出端和PI闭环电路(3)的给定值输入端之间设有软启动电路(2)。
3.根据权利要求2所述的高压静电除油烟装置的控制电路，其特征在于：所述高压输出单元(5)包括：高压变压器(B1)和设于高压变压器(B1)的次级端的用于生成高压直流输出的高压整流箱(51)。
4.根据权利要求1-3之一所述的高压静电除油烟装置的控制电路，其特征在于：所述触发电路(4)包括：设于高压变压器(B1)初级电源端的用于对高压变压器(B1)的初级电压进行移相触发的一组反接的单向可控硅(SCR1和SCR2)、与PI闭环电路(3)的控制信号输出端相连的用于控制所述的各单向可控硅(SCR1和SCR2)的导通角的无触点触发器(CF)。
5.根据权利要求3所述的高压静电除油烟装置的控制电路，其特征在于：所述高压整流箱(51)的取样电流输出端依次串接电流表(mA)和电流采样及高压隔离电路(6)的取样电流输入端，电流采样及高压隔离电路(6)的取样电流输入端与高压接地线之间设有电流取样电阻(R1)；
所述过流保护及信号识别电路(7)包括：与所述电流采样及高压隔离电路(6)的采样电流信号输出端相连的过流继电器(GL)，用于控制所述各单向可控硅(SCR1和SCR2)的控制极的通断，从而开启或关闭所述高压整流箱(51)的输出。
6.根据权利要求5所述的高压静电除油烟装置的控制电路，其特征在于：所述PI闭环电路(3)包括一PI调节器，所述电流采样及高压隔离电路(6)的采样电流信号输出端和所述软启动电路(2)的输出端都与该PI调节器的反相输入端相连，该PI调节器的输出端经分压电位器(R6)与所述无触点触发器(CF)的控制信号输入端相连。
7.根据权利要求5所述的高压静电除油烟装置的控制电路，其特征在于：所述电场电流设定电路(1)用于将所述油烟通道中的电场电流设于预设值，以使所述油烟通道中的电场电压稳定在临界电压(VL)和击穿电压(VJ)之间的一个值上。
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