CN109967257B - 脉冲电源生成电路及电除尘器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脉冲电源生成电路及电除尘器，涉及脉冲电源技术领域。该电路包括：电源模块、脉冲生成模块及负载；脉冲生成模块与电源模块串联，负载并联在脉冲生成模块的两端；脉冲生成模块包括：电容充电电阻、储能电容、传输线充电电阻、开关、脉冲信号生成器及高压连接器；电容充电电阻、传输线充电电阻及高压连接器串联；储能电容的一端连接于电容充电电阻和传输线充电电阻之间，储能电容的另一端接地；开关的一端连接于传输线充电电阻和高压连接器之间，开关的另一端接地；脉冲信号生成器与开关电连接。通过该脉冲电源生成电路，可以生成频率可调的脉冲串组，同时，每个脉冲串组中的单个脉冲频率也可调，从而适用于多种应用场合。

Description

脉冲电源生成电路及电除尘器
技术领域
本发明涉及脉冲电源技术领域，具体而言，涉及一种脉冲电源生成电路及电除尘器。
背景技术
脉冲功率技术是由国防需要而开始发展起来的一门新兴科学技术，是当今世界各大国研究的热点之一。高压脉冲电源在加速器技术、激光技术、电除尘技术和快速照相技术等领域有着广泛的应用。
现有传输线脉冲技术中，脉冲生成电路通常采用电力电子开关，且采用的传输线与负载是相互匹配的，即负载电阻等于传输线的波阻抗，通过按钮开关及电源控制电力电子开关的导通，从而产生脉冲。
但是，现有技术中，由于传输线与负载是相互匹配的，能量在传输线不发生反射现象，导致生成的为单个脉冲，其适用范围较局限，无法满足需要混合频率脉冲电源的技术场合。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种脉冲电源生成电路及电除尘器，以解决现有技术中，脉冲电源生成电路产生的脉冲源单一，适用范围较局限的问题。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种脉冲电源生成电路，包括：电源模块、脉冲生成模块及负载；
所述脉冲生成模块与所述电源模块串联连接，所述负载并联在所述脉冲生成模块的两端；
所述脉冲生成模块包括：电容充电电阻、储能电容、传输线充电电阻、开关、脉冲信号生成器及高压连接器；
所述电容充电电阻、所述传输线充电电阻及所述高压连接器串联连接；所述储能电容的一端连接于所述电容充电电阻和所述传输线充电电阻之间，所述储能电容的另一端接地；所述开关的一端连接于所述传输线充电电阻和所述高压连接器之间，所述开关的另一端接地；
所述脉冲信号生成器与所述开关电连接，用于为所述开关提供脉冲信号。
可选地，所述电源模块还包括整流模块，所述整流模块用于将输入的交流电转换为直流电；
所述整流模块包括：变压器及整流桥；所述变压器与电源串联连接；
所述整流桥包括第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端；所述第一输入端与所述变压器正极连接，所述第二输入端与所述变压器负极连接，所述第三输入端与所述脉冲生成模块连接，所述第四输入端接地。
可选地，所述高压连接器包括：连接器母头及连接器公头；
所述连接器公头上连接有多根长度不同的传输线。
可选地，所述脉冲生成模块还包括：隔直电容；
所述隔直电容与所述高压连接器串联，所述隔直电容用于调节输出电压的直流电压分量。
可选地，所述传输线充电电阻阻值为100kΩ～1MΩ之间。
可选地，所述开关为气体开关，所述气体开关包括两个相对间隔设置的球面及一个触发电极；
所述触发电极接收所述脉冲信号生成器发送的脉冲信号，并控制所述气体开关导通。
可选地，所述隔直电容上存储有固定电压，用于获取预设的负载电压值。
可选地，所述电容充电电阻包括多个相互串和/或并联的电阻，所述电容充电电阻的阻值为预设值。
可选地，所述负载阻值至少为5MΩ。
第二方面，本申请实施例提供一种电除尘器，包括电除尘器本体及上述所述的脉冲电源生成电路；
所述脉冲电源生成电路应用于所述电除尘器本体中。
本申请的有益效果是：通过脉冲生成器发送脉冲信号至开关，使得开关闭合导通，电路放电，通过设置近似开路的负载，使得电压在负载上的消耗较少，电路放电较缓慢，能量能够在传输线上进行多次反射，从而在负载端生成脉冲串，解决了现有生成的单个脉冲电源其无法满足需要混合频率脉冲电源的技术场合的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的脉冲电源生成电路装置示意图；
图2为本申请实施例提供的脉冲电源生成电路原理图；
图3本申请实施例提供的脉冲电源生成电路示意图；
图4为本申请实施例提供的开关结构示意图。
图标：110-电源模块；111-整流模块；1112-变压器；1113-整流桥；120-脉冲生成模块；121-电容充电电阻；122-储能电容；123-传输线充电电阻；124-开关；125-脉冲信号生成器；126-隔直电容；1221-连接器母头；1222-连接器公头；130-负载。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
第一实施例
请参照图1、图2及图3，图1为本申请实施例提供的脉冲电源生成电路装置示意图；图2为本申请实施例提供的脉冲电源生成电路原理图，图3本申请实施例提供的脉冲电源生成电路示意图。本申请实施例提供一种脉冲电源生成电路，包括：电源模块110、脉冲生成模块120及负载130；其中，脉冲生成模块120与电源模块110串联连接，负载130并联在脉冲生成模块120的两端。
需要说明的是，电源模块110用于为电路提供电压，可选地，电源模块110可以采用单相交流电源，也可以采用三相交流电源。脉冲生成模块120用于生成多组频率可调的脉冲串，以适用于多种应用场合，例如：脉冲电除尘、激光技术等。负载130端可以连接有示波器，可以通过检测负载130两端电压变换情况，从而对生成的脉冲串波形进行显示。
其中，如图2所示，脉冲生成模块120包括：电容充电电阻121、储能电容122、传输线充电电阻123、开关124、脉冲信号生成器125及高压连接器。电容充电电阻121、传输线充电电阻123及高压连接器串联连接；储能电容122的一端连接于电容充电电阻121和传输线充电电阻123之间，储能电容122的另一端接地；开关124的一端连接于传输线充电电阻123和高压连接器之间，开关124的另一端接地。脉冲信号生成器125与开关124电连接，用于为开关124提供脉冲信号。
具体地，初始时刻，开关124处于断开状态，电源模块110为电路提供电源U0，储能电容122进行充电，当开关124接收到脉冲信号生成器125发送的频率可调的触发信号时，开关124间隙击穿，开关124导通，此时，电路开始进行放电。储能电容122端和高压连接器端均开始放电，由于传输线充电电阻123的存在，储能电容122端放电相对较慢，主要由高压连接器端进行放电，放电过程中，能量在高压连接器上进行多次转换，高压连接器与负载130相连的一端表现为电压在U0及-U0之间震荡，从而产生一组脉冲串，当能量消耗完，即放电完成后，开关124断开，储能电容122开始为负载130端进行充电，当开关124再次接收到脉冲信号生成器125发送的频率可调的触发信号时，开关124再次导通，高压连接器端又开始进行放电，从而重复上述过程，从而产生多组脉冲串。
可选地，可以根据实际需求，通过调整脉冲信号生成器125发送的触发信号的频率，从而对脉冲串的频率进行调整。
本申请实施例提供的脉冲电源生成电路，通过脉冲生成器发送脉冲信号至开关，使得开关闭合导通，电路放电，通过设置近似开路的负载，使得电压在负载上的消耗较少，电路放电较缓慢，能量能够在传输线上进行多次反射，从而在负载端生成脉冲串，解决了现有生成的单个脉冲电源其无法满足需要混合频率脉冲电源的技术场合的问题。
可选地，如图3所示，电源模块110还包括整流模块111，整流模块111用于将输入的交流电转换为直流电；整流模块111包括：变压器1112及整流桥1113；变压器1112与电源串联连接。
可选地，电源模块110提供的电压，可以先经整流模块111进行处理，以得到所需的电压。首先电压经过变压器1112进行升压，以达到所需的高压等级，再通过整流桥1113进行整流，将初始的交流电源转换为直流电源，以满足电路需求。
其中，整流桥1113包括第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端；第一输入端与变压器1112正极连接，第二输入端与变压器1112负极连接，第三输入端与脉冲生成模块120连接，第四输入端接地。
具体地，整流桥1113中包括四个高压硅堆，其均是单向导通的，电源电压U0经过变压器1112正极流入到整流桥1113的第一输入端，并经过高压硅堆，流入至第三输入端，因高压硅堆的单向导通性，此时第三输入端的电压高于第一输入端，也即第三输入端的电压为正U0，输入至变压器1112端的电源电压为交流电源，其是在正负电压之间周期变换的，当变压器1112正极电压由正变为负时，此时，正电压从变压器1112流至第二输入端，进而经过高压硅堆，流至第三输入端，此时第三输入端依然为正电压，且电压值依然为正U0，从而使得电源电压从交流转换为直流电，以满足电路运行需求。
可选地，高压连接器包括：连接器母头1221及连接器公头1222；连接器公头1222上连接有多根长度不同的传输线。
需要说明的是，上述与连接器公头1222连接的传输线包括多根不同长度的传输线，这些传输线为产生脉冲的主要部件，在电路放电过程中，经由波过程能量在电场能和磁场能之间来回转换，在传输线上发生反射，在传输线末端体现为电压在±U0之间震荡，单个脉宽为波过程在传输线上来回传递一次的时间。而通过连接不同长度的传输线，可在每组脉冲串中得到的是频率(脉宽)可变的单个脉冲。可选地，传输线的长度不同，波过程在传输线上来回传递一次的时间均不同，传输线长度越长，波过程在传输线上来回传递一次的时间越长，得到的单个脉宽也越大。可选地，可以根据实际需求，在不同应用场合，选择合适长度的传输线，以得到所需频率的单个脉冲。
可选地，本实施例中，负载130阻值较大，近似开路，从而使得能量在负载130上消耗较少，而使得能量能够在传输线上进行多次转换。
具体地，当开关124处于断开状态时，电源电压为电路进行充电，假设电源电压为U0，此时传输线首端(与连接器母头1221连接的一端)电压为U0，当开关124接收到脉冲信号生成器125发送的触发信号时，开关124导通，电路开始放电，由于传输线充电电阻123的存在，储能电容122端放电较缓慢，主要由传输线进行放电，开关124导通瞬间，传输线首端电压由U0降为0，而传输线末端(与负载130相连的一端)电压来不及变化，其依然为U0，此时传输线上形成一个向右(由传输线首端至传输线末端)传递的-U0的行波，当行波到达传输线末端后，其会产生行波反射，此时传输线末端会产生一个-U0的反射电压，这样，电压在传输线末端进行叠加，得到的传输线末端电压为U0、-U0及-U0之和，也即为-U0；而对于传输线首端，末端反射的电压-U0，在首端再次发生反射，产生一个U0的反射电压，则，传输线首端的电压为0、-U0及U0之和，也即为0；此时，首端的反射电压U0再次传递至末端，并在末端产生反射电压U0，这样，末端电源为-U0、U0及U0之和，也即变回至U0；该反射电压U0又传递至首端，并在首端产生一反射电压-U0，此时首端电压为0、U0及-U0之和，也即为0。由此，行波在传输线上进行多次反射，传输线首端电压一直保持为0，传输线末端电压在U0与-U0之间来回震荡，从而产生脉冲串，直到传输线上放电结束，开关124断开，一个周期即结束。当开关124再次收到脉冲信号，其再次导通，将重复上述过程，再次产生脉冲串，如此反复，从而生成脉冲串组。
需要说明的是，上述行波的传递周期是行波在传输线四倍长度上传递的时间。
可选地，脉冲生成模块120还包括：隔直电容126；隔直电容126与高压连接器串联，隔直电容126用于调节输出电压的直流电压分量。
需要说明的是，隔直电容126用于对负载130端的输出电压进行调节，以使得负载130端得到预期的输出电压。另外隔直电容126为单向导通电容，其与传输线连接的一端为正极，与负载130连接的一端为负极。传输线末端的电压，经过该隔直电容126后传递至负载130端，故得到的负载130端的电压值为传输线末端电压值减去隔直电容126上的电压值。根据对负载130端电压要求的不同，可以适应性的设置隔直电容126的电压值，从而得到预设的负载电压。
可选地，传输线充电电阻123阻值为100kΩ～1MΩ之间。
需要说明的是，传输线充电电阻123设置为合适的阻值大小，以保证在放电时储能电容122电压来不及泄放；而在放电之后，当传输线上能量消耗完毕时，快速由储能电容122向传输线充电。
可选地，传输线充电电阻123阻值可以为100kΩ～1MΩ之间，通常，RC放电常数要满足大于10，传输线充电电阻123阻值可以根据储能电容122的电容值进行适当调整，将其设置为100kΩ～1MΩ之间，为经过多次实验进行选择的。
图4为本申请实施例提供的开关结构示意图，可选地，如图4所示，开关124为气体开关，气体开关包括两个相对间隔设置的球面及一个触发电极；触发电极接收脉冲信号生成器125发送的脉冲信号，并控制气体开关124导通。
需要说明的是，气体开关的电压等级相对较高，通常，在高电压情况下，采用气体开关，电路运行更为稳定，可选地，也可以采用继电器，另外，在低压情况下，可以采用电磁机械开关等，具体可以根据电路电压情况进行设置。
可选地，隔直电容126上存储有固定电压，用于获取预设的负载电压值。
需要说明的是，本实施例中，需要得到电压由0开始的脉冲，传输线末端电压为U0至-U0之间，将隔直电容126的电压设置为固定电压U0，从而使得传递至负载130端的电压为0至-2U0之间，也即负载130上得到了电压为-2U0，周期为4倍的行波在传输线上传递时间的重复频率脉冲。
可选地，电容充电电阻121包括多个相互串和/或并联的电阻，电容充电电阻121的阻值为预设值。
需要说明的是，电容充电电阻121由多个电阻串并联组成的，可选地，可以为多个电阻相互串联，也可以是多个电阻相互并联，也可以是多个电阻之间同时存在串并联关系。电容充电电阻121用于保证电阻电压不超过电阻的额定功率，避免将电阻烧坏，从而影响电路的正常运行。
可选地，负载130阻值至少为5MΩ。
需要说明的是，负载130电阻阻值设置为至少5MΩ，是经过多次实验获得的，其具有一定的参考意义。
本申请实施例提供的脉冲电源生成电路，通过脉冲生成器发送脉冲信号至开关，使得开关闭合导通，电路放电，通过设置近似开路的负载，使得电压在负载上的消耗较少，电路放电较缓慢，能量能够在传输线上进行多次反射，从而在负载端生成脉冲串，另外，通过设置不同长度的传输线，可以使得脉冲串中单个脉冲的频率也可调，从而满足多种场合对脉冲电源的需求，解决了现有生成的单个脉冲电源其无法满足需要混合频率脉冲电源的技术场合的问题。
第二实施例
本申请实施例还提供一种电除尘器，包括电除尘器本体及第一实施例中的脉冲电源生成电路。其中，脉冲电源生成电路应用于电除尘器本体中。
可选地，上述脉冲电源生成电路还可以应用于激光技术、加速器技术或者是快速照相技术中，其可以满足多种需要混合频率脉冲源的技术场合。
以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种脉冲电源生成电路，其特征在于，包括：电源模块、脉冲生成模块及负载；
所述脉冲生成模块与所述电源模块串联连接，所述负载并联在所述脉冲生成模块的两端；
所述脉冲生成模块包括：电容充电电阻、储能电容、传输线充电电阻、开关、脉冲信号生成器及高压连接器；
所述电容充电电阻、所述传输线充电电阻及所述高压连接器串联连接；所述储能电容的一端连接于所述电容充电电阻和所述传输线充电电阻之间，所述储能电容的另一端接地；所述开关的一端连接于所述传输线充电电阻和所述高压连接器之间，所述开关的另一端接地；
所述脉冲信号生成器与所述开关电连接，用于为所述开关提供脉冲信号；
所述负载的一端与所述高压连接器连接，所述负载的另一端接地；
所述电容充电电阻的一端与所述电源模块连接，所述电容充电电阻的另一端与所述传输线充电电阻连接。
2.根据权利要求1所述的脉冲电源生成电路，其特征在于，所述电源模块还包括整流模块，所述整流模块用于将输入的交流电转换为直流电；
所述整流模块包括：变压器及整流桥；所述变压器与电源串联连接；
所述整流桥包括第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端；所述第一输入端与所述变压器正极连接，所述第二输入端与所述变压器负极连接，所述第三输入端与所述脉冲生成模块连接，所述第四输入端接地。
3.根据权利要求1所述的脉冲电源生成电路，其特征在于，所述高压连接器包括：连接器母头及连接器公头；
所述连接器公头上连接有多根长度不同的传输线。
4.根据权利要求1所述的脉冲电源生成电路，其特征在于，所述脉冲生成模块还包括：隔直电容；
所述隔直电容与所述高压连接器串联，所述隔直电容用于调节输出电压的直流电压分量。
5.根据权利要求1所述的脉冲电源生成电路，其特征在于，所述传输线充电电阻阻值为100kΩ～1MΩ之间。
6.根据权利要求1所述的脉冲电源生成电路，其特征在于，所述开关为气体开关，所述气体开关包括两个相对间隔设置的球面及一个触发电极；
所述触发电极接收所述脉冲信号生成器发送的脉冲信号，并控制所述气体开关导通。
7.根据权利要求4所述的脉冲电源生成电路，其特征在于，所述隔直电容上存储有固定电压，用于获取预设的负载电压值。
8.根据权利要求1所述的脉冲电源生成电路，其特征在于，所述电容充电电阻包括多个相互串和/或并联的电阻，所述电容充电电阻的阻值为预设值。
9.根据权利要求1所述的脉冲电源生成电路，其特征在于，所述负载阻值至少为5MΩ。
10.一种电除尘器，其特征在于，包括电除尘器本体及权利要求1-9任
意一项所述的脉冲电源生成电路；
所述脉冲电源生成电路应用于所述电除尘器本体中。
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