CN109965177A - 一种空间电场的数字变频装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间电场的数字变频装置，包括一市电供电端，及一有源功率因素校正单元，功率变换单元，滤波能量转换单元，电池/电容组，隔离驱动单元，DSP中央处理器，采样反馈单元，能量泄放单元，传感器及远程控制单元，以及电场发生单元；市电供电端在数字控制器的控制下，经有源功率因素校正单元升压并将交流电压转变为直流电压后，通过功率变换单元将直流电压逆变生成脉冲或者交流电压输出，进而通过DSP中央控制单元控制电场发生器的电压与频率；该数字变频装置可以实现农产品的保鲜，延长产品的存储周期。

Description

一种空间电场的数字变频装置

技术领域

本发明涉及一种数字变频装置，尤其涉及一种空间电场的数字变频装置，属于食品保鲜设备装置技术领域。

背景技术

每种食物都有保鲜期，并且随着食品品种的不同，其保鲜期也各不相同，目前世界上关于食品的保鲜，主要为以下三种方法：冷藏、冷冻以及化学保鲜；冷藏和冷冻也许是如今使用最广泛的食品保鲜方式，冷藏的目的是减缓细菌作用，这样食物就可保存得更长久(可以保鲜约一周或两周，而不是只有半天)，但要进一步延长保鲜时间却很难做到；而冷冻的目的是阻止一切细菌作用，因为细菌在冷冻条件下会完全丧失活性。

冷藏和冷冻几乎适用于一切食品：肉类、水果、蔬菜和饮料等。一般而言，冷藏对食物的口感和质地并无影响。冷冻对大部分肉类的口感和质地没有影响，对蔬菜影响也非常小，但它却会完全改变水果的质地(果肉会变成糊状)，并且也会破坏鱼类和肉类的组织结构，因此不具备通用性。

化学保鲜通常采用食品保鲜剂，食品常用保鲜剂有：苯甲酸，是世界各国允许使用的一种食品保鲜剂，它在动物体内易随屎液排出体外，不蓄积，毒性低且价格低廉，目前占据国内大部分保鲜剂市场；丁基羟基茴香醚(BHA)，是目前国际广泛应用的抗氧化剂之一，并有很强的抗微生物作用，主要用于食用油脂，最大用量为0.2g/kg，缺点是成本较高；二丁基羟基甲苯(BHT)，是目前我国生产量最大的抗氧化剂之一，价格低廉，为BHA的1/5～1/8，但抗氧化性不如BHA强，使用范围与BHA相同，缺点是毒性较高。因此，采用化学保鲜不可避免地会导致相关化学制品的残留，从而导致消费者在食用的过程中对身体的伤害。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提出一种数字变频装置，该数字变频装置采用纯物理的保鲜技术，通过交变电场产生的磁场让需要存储的物品中的水分子结构根据电场的变化实现由规律的运动，同时把水分子团从大分子团变成小分子，从而减少物品的失水。

为达到上述要求，本发明提出一种空间电场的数字变频装置，包括一市电供电端，还包括一有源功率因素校正单元，功率变换单元，滤波能量转换单元，电池/电容组，隔离驱动单元，DSP中央处理器，采样反馈单元，能量泄放单元，传感器及远程控制单元，以及电场发生单元；所述市电供电端提供交流电，在所述数字控制器的控制下，经有源功率因素校正单元升压并将交流电压转变为直流电压后，通过功率变换单元将直流电压逆变生成脉冲或者交流电压输出，进而通过DSP中央控制单元控制电场发生器的电压与频率，使电场发生单元输出可以作用于空间负载的交变场强、输出场强，并通过场强传感单元采集信号反馈至所述的DSP数字控制器。

作为本发明之优选，所述升压单元包含有一整流桥，升压电感，电容器C1、电容器C2，整流二极管D1及开关管Q1；所述整流桥与升压电感串联，和开关管Q1组合形成升压电路，整流二极管D1和电容器C2对升压后的脉冲电源进行反向阻隔和滤波；升压电感、开关管Q1漏极与整流二级管D1的阳极连接；所述整流桥输入端接入市电供电端，同时所述升压模块的输出与功率转换单元的输入相连接，所述的升压电路输出与电池组输入进行连接连接。

作为本发明之进一步优选，所述功率转换单元包含有开关管Q2、开关管Q3…开关管Qn组成的开关阵列；所述功率转换单元的开关矩阵的输入端连接所述升压单元的直流母线，高压直流母线在开关管Q2、开关管Q3…开关管Qn根据DSP输出的驱动脉冲进行占空比的调节，根据应用功率拓扑进行占空比的开关控制，从而实现输出的电压从500-10000V和转换频率从1HZ-10MHz的调整。

作为本发明之进一步优选，所述的滤波单元包含有滤波电感L2和滤波电容C3；所述的功率转换单元的输出为脉冲信号，通过滤波电感L2和滤波电容C2对脉冲信号进行调制，从而在输出端输出连续的交变电压。

作为本发明之更进一步优选，所述数字控制器为基于DSP的数字信号控制器，所述数字信号控制器的输入端和电池组、驱动器耦合，所述数字信号控制器的输出端和及信号检测模块的输入端耦合，所述的采样单元是通过变频电场的输出的电压、电流、输出频率及电场强弱等信号反馈给DSP,通过DSP的驱动脉冲对输出电压、电流及频率对电场的场强及交变速率进行闭环的调节。

进一步的，所述传感器及远程数字输入单元根据无线或者有线接口给DSP的控制端口输入数字信号对电场的场强及频率进行远程控制，且所述数字通讯接口的输出端连接有线或者无线的信号接收装置。

进一步的，所述电场发生器为以平面或圆形的放电板，表面有针状的尖端放电装置；所述的放电板可以通过自身的内嵌孔进行气体的自然流动也可以在放电板上加入强制空气对流的风扇；所述的电场发生器的输出一个放电端可以直接同大地连接从而实现一个放电板的360度的对大地的数字变频场强环境。

作为本发明之进一步优选，所述能量泄放单元为：当检测到人或动物接触到场强的其中一个端子时，场强的能量可以瞬间通过泄放回路释放放电板所存储的能力，并限调整输出场强的强度以对人或者动物进行保护。

进一步的，所述电池电容组的输入端与升压单元的输出相连接，电池组内部设有限流和保护电路，所述的电池组与DSP的通信接口相连，把电池的容量及电池的健康状况实时发送给DSP中央处理器。

本发明的数字变频电场基于物理保鲜为前提，可将需要存储的保鲜物品放入到电场环境中，通过交变电场产生的磁场给需要存储的物品中的水分子施加一个作用力，让物品中的水分子结构根据电场的变化实现有规律的运动，同时把水分子团通过电磁场施加的力让水分子从大分子团变成小分子，从而达到减少物品失水、延长保鲜期的目的。

附图说明

图1所示的是本发明的结构框架示意图；

其中，1、市电供电端；2、有源功率因素校正单元；3、功率转换单元；4、滤波能量转换单元；5、电池/电容组；6、隔离驱动单元；7、DSP中央处理器；8、采样反馈单元；9、能量泄放单元；10、传感器及远程控制单元；11、电场发生器；12、数字控制器；13、整流桥；14、开关矩阵；15、放电板。

具体实施方式

下面采用具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

由图1可知，一种空间电场的数字变频装置，包括一市电供电端1，还包括一有源功率因素校正单元2，功率转换单元3，滤波能量转换单元4，电池/电容组5，隔离驱动单元6，DSP中央处理器7，采样反馈单元8，能量泄放单元9，传感器及远程控制单元10，以及电场发生器11。

在本发明中，市电供电端1提供交流电，在数字控制器12的控制下，经有源功率因素校正单元2升压，并将交流电压转变为直流电压后，通过功率变换单元3将直流电压逆变生成脉冲或者交流电压输出，进而通过DSP中央处理器7控制电场发生器11的电压与频率，使电场发生器11输出可以作用于空间负载的交变场强、输出场强，并通过传感器及远程控制单元10反馈至的DSP中央处理器7。

在本发明中，优选的升压单元包含有一整流桥13，升压电感L1，电容器C1、电容器C2，整流二极管D1及开关管Q1；整流桥13与升压电感L1串联，和开关管Q1组合形成升压电路；整流二极管D1和电容器C2对升压后的脉冲电源进行反向阻隔和滤波；升压电感L1、开关管Q1漏极与整流二级管D1的阳极连接；整流桥13输入端接入市电供电端1，同时升压电感L1的输出与功率转换单元3的输入相连接，并且升压电路的输出端与电池/电容组5的输入端进行连接。

在本发明中，优选的功率转换单元3包含有开关管Q2、开关管Q3…开关管Qn组成的开关阵列14；功率转换单元3的开关矩阵14的输入端连接升压单元(升压电感L1)的高压直流母线，高压直流母线在开关管Q2、开关管Q3…开关管Qn的控制下，根据DSP中央处理器7输出的驱动脉冲进行占空比的调节，根据应用功率拓扑进行占空比的开关控制，从而实现输出的电压从500-10000V和转换频率从1HZ-10MHz的调整。

在本发明中，优选的滤波能量转换单元4包含有滤波电感L2和滤波电容C3；同时，滤波能量转换单元4的功率转换单元的输出为脉冲信号，通过滤波电感L2和滤波电容C2对脉冲信号进行调制，从而在输出端输出连续的交变电压。

在本发明中，数字控制器12为基于DSP的数字信号控制器，该数字信号控制器的输入端和电池/电容组5、驱动器耦合，数字信号控制器的输出端和信号检测模块的输入端耦合。

在本发明中，采样反馈单元8是通过变频电场的输出的电压、电流、输出频率及电场强弱等信号反馈给DSP中央处理器7,通过DSP中央处理器7的驱动脉冲对输出电压、电流及频率对电场的场强及交变速率进行闭环的调节。

在本发明中，传感器及远程控制单元10通过无线或者有线接口给DSP中央处理器7的控制端口输入数字信号，对电场的场强及频率进行远程控制，且数字通讯接口的输出端连接有线或者无线的信号接收装置。

在本发明中，电场发生器11为以平面或圆形的放电板15，放电板15的数量通常为两块，自身带有内嵌孔；在安装位置上，两者之间保持一定的间距；在放电板15的表面有针状的尖端放电装置；该放电板15可以通过自身的内嵌孔进行气体的自然流动，也可以在放电板15上加入风扇，可以起到强制空气对流的作用；同时电场发生器11(两块放电板15)的放电输出端可以直接同大地连接，从而实现一个放电板15的360度的对大地的数字变频场强环境。

在本发明中，能量泄放单元9的主要作用为：当检测到人或动物接触到场强的其中一个端子时，场强的能量可以瞬间通过泄放回路释放放电板所存储的电能，并限调整输出场强的强度，以对人或者动物进行保护，换句话说，能量泄放单元9是一个可以对人或动物起到保护的安全装置。

在本发明中，电池/电容组5的输入端与升压单元(升压电感L1)的输出相连接，电池/电容组5内部设有限流和保护电路，并且，该电池/电容组5与DSP中央处理器7的通信接口相连，把电池的容量及电池的健康状况实时发送给DSP中央处理器7，起到实时监测的作用。

总的来说，本发明的数字变频电场主要是基于物理保鲜为前提，可将需要存储的保鲜物品放入到电场环境中，通过交变电场产生的磁场给需要存储的物品中的水分子施加一个作用力，让需要存储的物品中的水分子结构根据电场的变化实现有规律的运动，同时把水分子团通过电磁场施加的力让水分子从大分子团变成小分子，从而达到减少物品失水、延长保鲜期的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种空间电场的数字变频装置，包括一市电供电端，其特征在于，还包括一有源功率因素校正单元，功率变换单元，滤波能量转换单元，电池/电容组，隔离驱动单元，DSP中央处理器，采样反馈单元，能量泄放单元，传感器及远程控制单元，以及电场发生单元；所述市电供电端提供交流电，在所述数字控制器的控制下，经有源功率因素校正单元升压并将交流电压转变为直流电压后，通过功率变换单元将直流电压逆变生成脉冲或者交流电压输出，进而通过DSP中央控制单元控制电场发生器的电压与频率，使电场发生单元输出可以作用于空间负载的交变场强、输出场强，并通过场强传感单元采集信号反馈至所述的DSP数字控制器。

2.如权利要求1所述的一种空间电场的数字变频装置，其特征在于，所述升压单元包含有一整流桥，升压电感，电容器C1、电容器C2，整流二极管D1及开关管Q1；所述整流桥与升压电感串联，和开关管Q1组合形成升压电路，整流二极管D1和电容器C2对升压后的脉冲电源进行反向阻隔和滤波；升压电感L1、开关管Q1漏极与整流二级管D1的阳极连接；所述整流桥输入端接入市电供电端，同时所述升压电感L1的输出与功率转换单元的输入相连接，所述的升压电路输出端与电池/电容组的输入端进行连接。

3.如权利要求1所述的一种空间电场的数字变频装置，其特征在于，所述功率转换单元包含有开关管Q2、开关管Q3…开关管Qn组成的开关阵列；所述功率转换单元的开关矩阵的输入端连接所述升压单元的直流母线，高压直流母线在开关管Q2、开关管Q3…开关管Qn根据DSP输出的驱动脉冲进行占空比的调节，根据应用功率拓扑进行占空比的开关控制，从而实现输出的电压从500-10000V和转换频率从1HZ-10MHz的调整。

4.如权利要求1所述的一种空间电场的数字变频装置，其特征在于，所述的滤波单元包含有滤波电感L2和滤波电容C3；所述的功率转换单元的输出为脉冲信号，通过滤波电感L2和滤波电容C2对脉冲信号进行调制，从而在输出端输出连续的交变电压。

5.如权利要求1所述的一种空间电场的数字变频装置，其特征在于，所述数字控制器为基于DSP的数字信号控制器，所述数字信号控制器的输入端和电池组、驱动器耦合，所述数字信号控制器的输出端和及信号检测模块的输入端耦合，所述的采样单元是通过变频电场的输出的电压、电流、输出频率及电场强弱等信号反馈给DSP,通过DSP的驱动脉冲对输出电压、电流及频率对电场的场强及交变速率进行闭环的调节。

6.如权利要求1所述的一种空间电场的数字变频装置，其特征在于，所述传感器及远程数字输入单元根据无线或者有线接口给DSP的控制端口输入数字信号对电场的场强及频率进行远程控制，且所述数字通讯接口的输出端连接有线或者无线的信号接收装置。

7.如权利要求1所述的一种空间电场的数字变频装置，其特征在于，所述电场发生器为以平面或圆形的放电板，表面有针状的尖端放电装置；所述的放电板可以通过自身的内嵌孔进行气体的自然流动也可以在放电板上加入强制空气对流的风扇；所述的电场发生器的输出一个放电端可以直接同大地连接从而实现一个放电板的360度的对大地的数字变频场强环境。

8.如权利要求1所述的一种空间电场的数字变频装置，其特征在于，所述能量泄放单元为：当检测到人或动物接触到场强的其中一个端子时，场强的能量可以瞬间通过泄放回路释放放电板所存储的能力，并限调整输出场强的强度以对人或者动物进行保护。

9.如权利要求1所述的一种空间电场的数字变频装置，其特征在于，所述电池电容组的输入端与升压单元的输出相连接，电池组内部设有限流和保护电路，所述的电池组与DSP的通信接口相连，把电池的容量及电池的健康状况实时发送给DSP中央处理器。