CN86105757A

CN86105757A - 脉冲高压发生器

Info

Publication number: CN86105757A
Application number: CN86105757.0A
Authority: CN
Inventors: 中山丰; 富松一隆
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-07-21
Publication date: 1987-09-16
Also published as: EP0230850A3; DE3689471D1; EP0230850A2; DE3689471T2; CN1006270B; BR8603457A; EP0230850B1; KR900001801B1; KR870006929A; HK19895A; US4733102A; CA1272758A

Abstract

一种能简易且高效地改变脉冲高压峰值及发生频率的脉冲高压发生器，包括对交流电源来的电压升压的升压变压器，分别与该变压器初和次级绕组相连的用导通角控制交流电压的闸流晶体管和全波整流器，电容器，通过高速开关装置与次级绕组相连的放电电阻。闸流晶体管根据调整脉冲高压发生频率的调整装置确定的频率，在导通角内导通时，电容器充电；闸流晶体管截止时，高速开关装置接通，电容器放电，以产生放电电阻上的脉冲高压。

Description

本发明涉及一种脉冲高压发生器，具体地说，是一种能够简易、便宜且高效地改变脉冲高压峰值和发生频率的高压发生器。

在常规的脉冲高压发生器中（如图16所示），直流高压电源1的输出电压V_Tr由高压同轴电缆通过导体2、3和限流电阻4加在例如高压电容器那样的能量存储电容性元件5上，以使该电容元件充电。存储在电容元件中的电荷借助于高速开关装置6，並通过导线8、9，向放电电阻7放电，以通过输出端10和11在负载12上加上一个脉冲高压。高速开关装置6主要利用一个用于脉冲高压发生器中的火花隙，该火花隙包括有适当间距的，且由适当种类、适当压力的绝缘气体隔绝的电极13和14，高速开关装置6可以是充氢闸流管或高速闸流晶体管。

当高速开关装置6是火花隙时，高速开关装置6的电极之间的距离这样来调节，使得点火电压Vs低于直流高压电源1的输出电压V_Tr。当加在电容元件5上的电压Vc在充电过程中到达点火电压Vs时，电极13和14之间便产生火花，两个电极之间立即短路，存储在电容元件5中的电荷便通过导体8和9、火花隙15和放电电阻7放电，以在输出端10和11之间产生一个陡升的脉冲高压。

以上所介绍的火花隙具有自点火形式。此外，为了起动该火花隙，也可应用一种外部控制式火花隙，在外部控制式火花隙中，电压Vc被确定为Vs＞Vc，一个脉冲电压叠加在电压Vc上，以触发火花隙，或在该外部控制式火花隙中，在电极13和14之间装有一个第三触发电极，触发脉冲电压加在第三触发电极上。

如图16所示的一般的、众所周知的脉冲高压发生器存在与自点火式和外部控制式无关的众多弊端。

（1）当能量存储电容元件（以下当作一个电容器）5被充电时，直流高压电源1的输出电压V_Tr是通过限流电阻4和电容5的串联电路加到电容器5上的。限流电阻4所消耗的能量与因为焦耳损耗而供给电容为C的电容器5的能量CVc²/2相等，这就导致了显著的功率损耗。

（2）因为限流电阻4在高速开关装置6接通时，要限制从直流高压电源1流来的电流，所以电阻4具有一个例如为0.5-10兆欧的电阻值。这是由于在开关装置6接通时，如果来自直流高压电源1的电流未被限流，高速开关装置6的火花就会成为持续的电弧放电，持续地流过电流I＝V_Tr/（Rc+Rm）。在该电流等式中，V_Tr为直流高压电源1的输出电压，Rc为限流电阻4的电阻值，Rm为放电电阻的电阻值。限流电阻4的电阻值与使电容器5充电的时间常数τ＝Rc·C非常有关。如果电阻值Rc增加得太大，时间常数则变大，就不能频繁地产生脉冲高压，从而防止发生脉冲高压的频率。另一方面，如果电阻值Rc被减小，则上述的持续电流变大，由此，电阻值Rc不能减得太小。不管怎样，鉴于以上弊端条目（1）中所述的原因，限流电阻4需要有0.5至10兆欧大的电阻值，大的功率容量和冷却装置。

为了解决在以上条目（1）和（2）中所述的问题，题为“变异短脉冲高压发生器”一文在1981年以Senichi Masuda的名字存卷的日本专利申请第56-144399号公布：图16的限流电阻4如图17所示那样被移去，而且用一个交流高压电源21来取代直流高压电源1。整流器22连接到电源21的输出端，电容23通过整流器22，从零电压充电至交流输出峰值电压Vm，这样，充电的功率损耗原则上就被限制到非常小的值，高速开关装置24利用外部控制式高速同步开关在一个预定时间，与交流电压同步地高速接通和断开，而且当交流高压极性颠倒时，同步开关在交流高压的半周内接通，这样，整流器22就防止了电容器23放电。因此，存储在电容器23中的电荷通过放电电阻25放电。尽管如此，这种电源频率同步方式的设备也有下述弊端：

（1）半波整流型直流高压电源实际用作电容的充电电源，由于在高压变压器次级绕组边的电压是半波整流的，初级交流电流是不对称的，往往引起变压器的畸变励磁。所以，需要有诸如增加变压器容量和使用中间抽头变压器（图18）等对抗措施。

（2）由于上述装置的运行完全与电源频率同步，而且，电容器23被交流高压电源21的半波充电，脉冲高压发生频率便被固定为每秒50或60次（等于电源频率）。据此，发生频率不能改变且无法实现超过每秒50或60次的频率。

本发明是已考虑到上述弊端而被完成的。

本发明的目的在于提供一种脉冲高压发生器，其中，脉冲高压频率能在包括最大可为两倍电源频率的宽范围内变化且功率损失小。

为了实现上述目的，本发明具有如下几种结构。

（Ⅰ）本脉冲高压发生器的特征在于，装备有一个对来自交流电源交流电压进行升压的升压变压器;一个与变压器初级绕组（电源边）相连接，並利用导通角来控制交流电压的闸流晶体管。一个连接于变压器的次级绕组的全波整流器;一个与全波整流器输出相连的电容器;一个与电容器连接的高速开关装置，一个连接于高速开关装置的放电电阻，一个调整脉冲高压发生频率的调整装置。以及一个控制装置，此控制装置用于根据由调整装置确定的脉冲高压发生频率，在导通角内接通闸流晶管，以对电容器充电，该装置还用于在闸流晶体管截止期间接通高速开关装置，以使电容器放电，从而在放电电阻上产生脉冲高压。

（Ⅱ）本脉冲高压发生器的特征在于，装备有一个对来自交流电源的交流电压进行升压的升压变压器，一个连接于该变压器初级绕组（电源边）的，利用导通角控制交流电压的闸流晶体管，一个连接于变压器次级绕组的全波整流器，一个与整流器输出相连的电容器，一个把电容器中产生的电压传送至一输出端的高速开关装置，一个调整脉冲高压发生频率的调整装置，一个用于检测变压器初级电流的电流检测器，一个用于检测电容器两端电压的第一电压检测器和一个用于检测输出端电压的第二电压检测器，一个控制装置，该装置根据调整装置确定的脉冲高压发生频率及来自电流检测器和第一、第二电压检测器的检测信号，在导通角内接通闸流晶体管以对电容器充电，并且在闸流晶体管截止期间接通高速开关装置，以将电容器电压传送至输出端，从而在输出端产生脉冲高压。

（Ⅲ）本脉冲高压发生器的特征在于，装备有对来自交流电源的交流电压进行升压的升压变压器，一个连接于变压器初级绕组（电源边），利用已导通角控制交流电压的闸流晶体管，一个连接于变压器次级绕组的全波整流器，一个与整流器输出相连的电容器，一个把电容器中产生的电压传送给输出端的高速开关装置，一个用于旋转驱动高速开关装置的同步电动机，一个用于以交流电源频率或用整数来除该频率而获得的频率同步地驱动同步电动机的频率变换装置，一个调整脉冲高压发生频率的调整装置，一个检测变压器初级电流的电流检测器，一个用于检测电容器电压的第一电压检测器和一个用于检测输出端电压的第二电压检测器，一个控制装置，该装置根据调整装置确定的脉冲高压发生频率及来自电流检测器和第一、第二电压检测器的检测信号，在导通角内接通闸流晶体管以对电容器充电，且控制频率变换器，以驱动同步电动机，因而使高速开关装置在闸流晶体管截止期间接通，以把电容上的电压送至输出端从而在输出端产生脉冲高压。

工作情况如下：

根据上述结构（Ⅰ）和（Ⅱ），例如，由与作为高压充电电源相同的交流电源驱动的高速开关装置采用一种应用同步电动机的机械旋转火花隙，高压充电电源按照交流电压的频率对电容器充电，电容充电后，机械旋转火花隙在一个由在高压充电电源的低压边构成的电源调节装置的闸流晶体管或半导体所产生的电流间歇时区间内接通，直至电容器开始重新充电。这个工作过程与交流电源频率完全同步地重复，当火花隙工作时，在从“电容器充电”到“火花隙接通”的过程中，没有任何来自电源的冲击电流进入负载。由此，不需要电流限制电阻，可将它移去，而且利用使构成电源调节装置的闸流晶体管或半导体与交流电源频率同步地“开”和“关”的方法，能容易地改变脉冲高压的峰值和电容器充电频率，亦即脉冲高压发生频率。

在上述本发明结构（Ⅲ）中，机械旋转火花隙由同步电动机控制，该电动机通过频率变换装置，由与用作直流高压发生器相同的交流电源驱动，而且同步电动机的旋转数，通过与闸流晶体管的减少工作有联锁关系的频率的变化而改变，且与减少速度的频率或间歇充电速率相适应。频率变换器的频率随由控制装置确定的频率微小地增加或减少，这样，当根据电压波形信号以及诸如此类的反馈，使闸流晶体管断开时，机械旋转火花隙便被接通，这样，相应于闸流晶体管的间歇工作，依靠旋转火花隙，甚至考虑到电阻性灰尘的情况，也能在没有任何冲击电流进入负载的条件下精确地改变产生脉冲的频率。

利用以上结构，本发明有如下效果：由于使用了例如与闸流晶体管的电流间歇周期同步接通的机械式旋转火花隙一类的高速开关装置，从前使用的限流电阻已不需要，因此功率损失几乎被消除。利用改变交流电源的频率或接通和断开闸流晶体管，高压脉冲发生频率可以容易地在包括两倍最大电源频率的宽范围内改变。

附图简要说明

图1为本发明第一实施例脉冲高压发生器电路图;

图2（A）、（B）和（C）是显示图1的基本工作状态的时间图;

图3（A）和（B）示出了导通角α和充电电压Vc的关系;

图4是实际工作时的时间图;

图5是示出另一工作状况的时间图;

图6为本发明第二实施例脉冲高压发生器的电路图;

图7（A）、（B）、（C）和图8（A）、（B）是说明图6所示电路工作情况的时间图;

图9是说明另一实施例的电路图;

图10（A）和（B）是为说明如图9所示电路工作情况的时间图;

图11为本发明第三实施例脉冲高压发生器电路图;

图12和13示出了图11所示电路各部分工作状况的时间图;

图14和15分别是说明一个与作为如图6所示负载的静电除尘器相连的脉冲高压发生器电路图，及其工作时间图;

图16和17是常规脉冲高压发生器电路图;

图18是说明一例常规升压变压器的电路图。

最佳实施例详细说明：

〔第一实施例〕

在图1中，数字31表示一频率f为50或60赫兹的交流电源。直流高压电源36包括交流电源31，控制交流电源的闸流晶体管32，升压变压器33和具有几个互为桥式连接整流器34的全波整流器35，直流高压电源36的直流高压输出通过导线42和43传送给电容器37。电容器37的一端通过导体44与一个外部控制式高速开关装置38相连，导线45、放电电阻39和导线46连至电容器37的另一端。输出端40和41跨接在放电电阻39上。另一方面，闸流晶体管32加有从控制装置47发出的控制信号（导通指令）b，此信号是与由调整装置48确定的脉冲高压发生频率a相对应的。控制装置47给出一个高速指令c至外部控制式的高速开关装置38。

以下描述工作过程：当控制装置47发出的信号b以如图2（B）所示的时序施于闸流晶体管32时，闸流晶体管32的输出端的输出电压波形如图2（A）中的e所示，其中d为交流电源31的电压波形。直流高压电源36的输出通过导线42和43加于电容器37上，这样，电容器37被充电且此时的输出高压波形实质上等于如图2（A）的电压波形。由此，电容器37实际上充电至如图2（A）所示的电压值Vm′。电容器37的充电电压的最大值是输出电压的峰值，即为电源峰值电压经变压器33的变压比放大而获得的电压值。如图2（A）所示，由于电容器37的充电电压Vc在0至90°电压相角间未被充电，因而闸流晶体管32的导通角实际上被控制在电源电压相角90°至180°之间。

在图3（A）中，显示了当导通角α在0°至90°之间时的充电电压Vc，图3（B）中显示了当导通角α在90°至180°之间时的充电电压Vc。由于充电电压Vc是最大值且当导通角α在0°至90°之间时不改变，所以，充电电压仅能在90°至180°之间受到控制。更具体说，这种利用闸流晶体管的控制方式能提供一个在电源相角为0°至90°之间的截止周期。所以，如果如图1中的第一高速开关38工作，即在截止周期内被接通时，就能防止出自电源36的功率或电流流入负载（即放电电阻39及跨接在输出端40和41间的负载）。由此，能够避免高速开关装置38中由持续电流引起的电弧放电的漂移。更具体地说，控制装置47在如图2（A）、（B）、（C）所示的一个与闸流晶体管的非导电周期相应的时间上，提供操作指令c至高速开关装置38，这样，在这个时间高速开关装置38接通，电容器37的电荷通过导线44、高速开关38和导线45、46对放电电阻39放电，由此，在输出端40和41之间产生陡升的脉冲高压。

图4（A）、（B）示出了电容器37两端的电压Vc和输出端电压Vp，即在实际工作中输出端40和41间产生的脉冲高压。如图4（A）所示，当闸流晶体管控制信号b在时间α加给闸流晶体管时，闸流晶体管32就导通，电容器37充电。当直流高压电源36的输出电压等于电容器电压Vc时，对电容器的充电停止，保持电压Vc。然后，在功率相角为0°至90°之间的某个预定时间s时，高速开关38被施加一工作指令信号c，高速开关38接通，如4（B）所说明，高速开关38在每半波后工作，从而输出电压Vp，即脉冲高压以两倍电源频率产生，也即，电源频率为50或60赫兹时，输出电压频率为每秒100或120次。

另一方面，当闸流晶体管控制信号b如图5（C）所示间断地产生时，如图5（B）所示，输出电压Vp的发生频率可变化为任何值。图5（B）所示发生频率是图4（B）频率的三分之一。这就是根据如图1的调整装置48的预置值，将闸流晶体管控制信号b减少到一个值，如1/2，1/3，1/4，同时产生高速开关操作指令c，这样脉冲高压发生频率能在0至2f（f为50或60赫兹）的范围内取任意值。

如上所述，按照本实施例，可以得到如下效果。

（1）由于直流高压电源36的输出不需连接任何限流电阻，电容器37能以非常短的充电时间常数有效地充电，且基本能消除电容充电时的功率损失。

（2）由于高速开关38是在连接于直流高压源36的电源端的闸流晶体管32不导电期间接通，持续电流就不会从电源端流入负载。

（3）由于直流高压电源用全波整流器，变压器中不会产生畸变励磁，且与用半波整流器时所需的电源频率同步型装置相比，可用价格便宜的标准器件。

（4）在电源频率同步型装置中的脉冲高压发生频率固定在电源频率f（50或60赫兹）且为每秒50或60次，而本发明所涉的闸流晶体管控制的同步型脉冲高压发生器的发生频率能增加到最大值为每秒100或120次。而且，利用现有技术的闸流晶体管的控制，发生频率易于确定和改变为二分之一，三分之一或最大频率等。

（5）由于本发明具有上述效果，当本发明的脉冲高压发生器用于静电除尘器时，能获得高效安全运行并节能的效果。

〔第二实施例〕

参看图（6），交流电源101通过交流电源控制闸流晶体管104连接至升压变压器102的初级绕组，变压器102的次级绕组连接至全波整流器103。整流器103的输出通过直流电抗器110加于电容器105。电容器105的一端通过火花隙连接至113端。此火花隙为高速开关装置的一种，它包括一输入电极106，一个输出电极108，一个旋转电极107，电极107又装备有以90°等间隔安装在同一旋转轴上的四个电极以及同步电动机109，后者以由交流电源频率确定的同步速度转动旋转电极107，负载115连接在113端和接地端114之间。

一个电流检测器124连接在升压变压器102初级绕组上，以检测初级电流，电流检测器124检测的电流值提供给控制器123。电容器105两端的电压Vc由电压检测器111检测，该检测器测得的电压Vc也提供给控制器123。113、114端间的输出电压Vp由电压检测器112检测，且检测电压Vp′提供给控制器123。根据来自检测器124、111和112的信号以及由手动型或其它类型的外部指令调整装置126提供的高压发生频率，控制器123产生控制信号，即作为闸流晶体管104的导通角控制信号CNT。

当机械地旋转的火花隙的四个旋转电极107中的两个相对的电极与输入电极106和输出电极108的轴线成一直线，从而旋转电极107的两个相对电极各离输入电极106和输出电极108最为接近且电容器105已充电至足以在间隙间产生火花的电压时，火花隙就导电，即，由火花放电使之接通。

在该实施例中，同步电动机109采用四极电动机，如果频率f为50或60赫兹，该四极电动机以1500转/分或1800转/分的转速旋转时，电动机的输出轴及转子在交流电源101的两个周期内旋转一周。即，由于当电动机旋转一周时，有四次间隙开关时间，即在与交流电源频率同步的交流电源的每半周内火花隙接通一次。

据此，如果电容器105的电容的容量选择得使电容器105在电源频率半周期内足够充电至预定电压Vc，就能产生如图7（A）、（B）、（C）所示的闸流晶体管104的电源间歇时间Ts。如果调节火花隙接通时间，并将其调整到如上所述的电流间歇时间，火花隙的开关就完全与电源频率同步，且由此，在没有从全波整流器流出的冲击电流进入负载115的情况下，稳定地重复产生脉冲高压。这是由于如图7（A）所示的整流器103输出电压Vr和如图7（B）所示整流器103的电流Ic先于火花隙接通就减小到零，没有任何电流在开关接通时涌入负载。图7（C）所示为此时电容器105两端的电压Vc的波形。当闸流晶体管104与电源频率同步开、合时，就能改变电容器105的充电频率，即脉冲高压发生频率。也就是，若电容器105的充电过程和火花隙的开关过程（即脉冲高压的发生），如图7（C）所示，以交流电源频率f的半周期1/（2f）重复时，脉冲高压发生频率为每秒2f次。尽管如此，如图8（A）、（B）所示，由T1表示“开”时间，T2表示“关”时间，若它们与交流电源101同步重复，则脉冲高压发生频率是2f×T1/（T1+T2）。图8（B）所示的脉冲频率是每秒f次。为了避免升压变压器102中的畸变励磁，因为希望在变压器低压边的交流电流对称流动，这样，正电流对称于负电流，“关”时间T2通常调整为交流电源一周期的整数倍。当升压变压器的容量有一定余量时，本发明实施例中就没有问题，因此不必提出任何限制。

上述脉冲高压发生频率由控制器123的控制信号CNT实现。控制器123加有来自连接于全波整流器103和地线120之间，且与电容器并联，以检测电容器105两端电压Vc的电压检测器111的输出电压Vc′，同时加有连接于火花隙输出与地线120之间、与负载115并联并以此检测输出电压Vp的电压检测器112的输出电压Vp′，还加有电流检测器124的检测信号以及来自手动型或其他类型外部指令调整装置126的脉冲高压发生频率指令。根据以上各输入值，控制器123发出控制信号给闸流晶体管104，以控制用于交流电压的闸流晶体管的导通角。

直流电抗器110的设置是为了防止当火花隙或电容器105短路时来自充电电源的突然电流。

在本实施例中，当用能大量供应的电源作交流电源101时，通过调节T1和T2的周期，脉冲高压发生频率fp能很方便地在如下范围改变。

对于50赫兹电源，0＜fp≤100次/秒

对于60赫兹电源，0＜fp≤120次/秒

当用一个诸如变频器的可变频率交流电源作交流电源101时，根据可变频率f，发生频率可在如下范围内改变。

0＜fp≤2f次/秒

由此，与商用电源相比，频率f可变的电源可以提供更高的脉冲高压发生频率。

在这种情况下，由于同步电动机109连接于同一个作为充电电源的交流电源上，用充电电源对电容器105的充电过程与火花隙的开关操作同步。由此，无用说，稳定地重复产生脉冲高压，即使是交流电源101的频率发生变化的情况下也是如此。

现在描述本发明另一实施例。该实施例利用一个如图9所示的装备有一个输入电极106a和一个输出电极108a及双极型旋转电极140的火花隙。

此时，当四极同步电动机如上所述用作同步电动机141时，由于火花隙对应电源频率的每一周期开关因此得到的脉冲高压的最大发生频率fp为每秒f次（f为电源频率）。调节闸流晶体管104的“开”时间T1和“关”时间T2，脉冲高压产生频率可以在下式范围内改变。

0＜fp≤f

图10（A）、（B）示出了说明图9的工作情况的时间图。

另一方面，对于电源频率f＝50或60赫兹，当一个转速为3000或3600转/分的两极电动机用作同步电动机141时，其转速两倍于四极同步电动机，由此，即使火花隙用两极型旋转电极140也有和如图6实施例相同的工作过程。

如上所述，根据本发明实施例，由于用机械旋转的火花隙作高速开关装置，该装置与闸流晶体管的电流间歇周期同步地开关，以前所用的限流电阻可以被移去，因此基本上消除了功率损耗。利用改变交流电源频率和导通、截止闸流晶体管，很容易在宽范围内改变脉冲高压发生频率。

〔第三实施例〕

图14所示，为一个脉冲高压发生器，其中接有一个静电除尘器（以下称作EP）115a，取代了在以上图6实施例中连接在输出端113与接地端114之间的负载115。在图14中，省略对那些在图6中用相同数字标出的相同元件的说明。

在图14中，在与机械旋转式火花隙导通的时间同步的情况下，形成脉冲高压的电容器105被充电，而且脉冲高压被加到EP 115a上。这时，火花隙导通的时间就是电容器充电的时间，即，这一期间不包括闸流晶体管导通时间。更具体地说，当闸流晶体管截止时，火花隙导通。因此，就避免了来自直流高压发生器的冲击电流流入EP115a。

图15（A）至（F）示出了各种工作状态下的电压波形，由于EP115a兼有並联的电容性负载和电阻性负载这一特征，当机械火花隙导通时，EP115a被加上一近似的脉冲高压，在不导通状态时EP上的电压逐渐减小。

图15（A）、（B）所示为从整流器103产生的电压波形及电流波形的一个实例，此时，用使脉冲高压发生器的闸流晶体管104的导通角变小的方法，调节充电时间，从而改变脉冲频率。在图15（C）、（D）中，因为电容器105在闸流晶体管的与常态相比的较小导通角周期内未被充电，又由于电容器105和EP115a之间的电位差Vc-V_ESP小，所以机械火花隙甚至在火花隙固有的导通的时间内也不导通。因此，依靠让闸流晶体管104的导通周期变小，就能够改变脉冲频率。

如图14所示的设备具有一个缺点，这就是即使根据EP的电流-电压特性调节了闸流晶体管104的导通频率，也不能够调节脉冲发生频率。

更具体地说，在EP的集尘为高阻性的情况下，当消耗在EP上的电流增加时，在EP的尘层中就会出现如反向电离的异常现象。这样，由于感应电流在EP空间中流动，EP的视在电阻性负载成分就非常小，而且EP在低电压及高电流状态下工作，因此除尘效率降低。

所以，当以上脉冲电源要在抑制反向电离状态下工作时，就需要减小平均电源，同时维持高的峰值脉冲电压。用减小脉冲发生频率的方法能够满足这种要求。

尽管如此，使用如图14所示的装置，如果在高阻灰尘的情况下，发生反向电离，EP一侧的电阻大为减小。因此，即使电容器105未被充电，电容器105的电压和EP的电压之间的电位差Vc-V_ESP随时间的流逝，电压波形将如图15（E）和（F）所示那样增加，而EP115a在机械旋转火花隙导通时，随着电容器105的放电而导通。所以没有能减小脉冲频率，且由于大电流流过EP115a，从而延续反向电离状态。

图15（E）和（F）所示为一个电压波形实例，其中，闸流晶体管104的接通时间数减少至原来的三分之一。电容器105被放电，直至电容器105及EP115a之间的电位差低于一定电平。相应地，机械旋转火花隙在减少了的闸流晶体管的接通周期里导通。

本实施例说明的脉冲高压发生器解决于以上问题，且能够精确改变高阻灰尘EP条件下的脉冲频率。

图11所示是本实施例的结构图，其中相应于图14的相同元件用相同数字标示。

图11的实施例不同于图14的实施例，前者具有一个能够以由交流电源频率确定的同步速度旋转的同步电动机109，还具有一个例如是变频器的频率变换器128，128能够将同步电动机109的输入电源频率，减小到一个由用整数来除输入电源频率而获得的频率，电动机109和变换器128能够由控制器123来控制。

图12（A）所示为全波整流器103输出电压Vr的波形，其中，频率未被改变。Tf表示交流电源频率f的半周期（1/（2f）），Ts表示闸流晶体管104的非导通时间，亦即，低电压侧的电流间歇时间。当火花隙的旋转电极107以一适当角度安装在同步电动机109的输出轴上时，旋转电极107最接近于输入电极106和输出电极108的时间能够调整在图12（A）的Ts所示的时间内。

当连接在输入电极106和输出电极108之间的轴线基本与连接在旋转电极107的两个相对的极的轴线对准时，这样，旋转电极107就最接近于输入电极106和输出电极108，脉冲形成电容器105被充电到足以在间隙间产生火花，构成高速开关装置的机械旋转火花隙就导通，亦即，开关通过火花放电。

本实施例应用一个四极电动机作为同步电动机109，该电动机在频率f＝50或60赫兹时，以1500或1800转数/分旋转，由此电动机的输出轴或转子的每一转对应于交流电源的二周。亦即，因为转子作一次旋转时，间隙中有四次开关时间，所以火花隙与交流电源频率同步，即在交流电源频率的每个半周里开关一次。

如果容器105被选定得具有这样一个电容量，使得电容器105在电源频率的半周内，充电至所需电压Vc，就能够形成低电压一侧电源控制闸流晶体管104的电流间歇时间间隔（如图12（A）中Ts所示）。相应地，如果火花隙的开关时间被调节确定为电流间歇时间，则火花隙就与交流电源频率同步，而且，在没有从高压充电电源来的冲击电流流入负载的条件下，稳定而重复地产生高压脉冲。此时，从高压充电电源来的电流Ic如图12（B）所示那样，在火花隙导通之前减小至零，因而不会有电流在火花隙导通时，持续地涌入负载。

图12（D）所示为EP115a的电压V_ESP的波形。当机械旋转火花隙导通时，EP的电压V_ESP立刻增加至峰值脉冲电压V_PESP。此后该电压降至与电容105同样的电压Vd，然后通过EP内的电阻元件逐步降低。

图13（A）、（B）、（C）和（D）所示为波形的一例，其中，闸流晶体管104的导通周期减少至1/n，这里n为一个整数，图中n＝3。

在这种情况下，电容充电的时间间隔是Tf＝n/（2·f）。用频率变换器128变换的同步电动机109的旋转数这样来确定，使得旋转火花隙导通的时间间隔Tf′为Tf′＝Tf，而旋转火花隙的导通时间确定在闸流晶体管截止时间Ts内。因此可在没有任何直流高压的充电电流的冲击电流流入EP115a一侧的情况下完成工作。

当频率变换器128完全与直流高压电源的交流电源同步时，充电时间间隔Tf和火花隙导通时间间隔Tf′有Tf＝Tf′的关系，虽然供一般目的用的变频器作为频率变换器128时，即使确定了Tf＝Tf′的关系，也不能达到完全同步。

尽管如此，在如图13（E）所示的情况下，控制器123监控电容器105上的电压Vc的波形，而且将一个信号加到频率变换器128上，以控制时间间隔Tf′，这样，从开始充电到开始放电的时间周期Tc被规定在Tc_最小＜Tc＜Tc_最大内。亦即，当Tc＝Tc_最小+α（这里α是设定的余量值）时，导通时间设定为Tf′＝Tf+△T，或当Tc＝Tc_最大-α时，导通时间设定为Tf′＝Tf-△T。所以，如果控制将△T减小至零，即△T→0，则Tf′＝Tf。用这种方法，旋转火花隙的导通时间可设定为闸流晶体管的截止时间Ts。

如上所述，按照本实施例，机械旋转火花隙的旋转数与导通闸流晶体三极管的电源频率同步地减少，这样，脉冲高压发生器的脉冲发生频率将能精确地与EP的负载特性无关地减少。这样，因为在不因高电阻性灰尘而减少脉冲峰值电压的情况下，EP能以小平均电流工作，所以能抑制反向电离，提高沉淀效率。

Claims

1、一种脉冲高压发生器，包括一个对交流电源来的交流电压进行升压的升压变压器，一个与所述变压器的初级绕组(电源边)相连接，并利用导通角来控制交流电压的闸流晶体管，一个与所述变压器次级绕组连接的全波整流器，一个与所述整流器的输出端连接的电容器，一个与所述电容器连接的高速开关装置，一个与所述开关装置连接的放电电阻，一个用于确定脉冲高压发生频率的调整装置，以及一个控制装置，该控制装置用于根据所叙调整装置确定的发生频率，在导通角内接通闸流晶体管，以对所述电容器充电，该装置还用于在所述闸流晶体管非导通期间，接通所述高速开关装置，以使所述电容器放电，从而在所述放电电阻上产生脉冲高压。

2、按照权利要求1的一种脉冲高压发生器，其中，所述高速开关装置由一机械旋转火花隙构成，该火花隙包括以90°等角距安装在公共旋转轴上的旋转电极和一个以一个旋转速度驱动所述旋转电极的同步电动机，所述旋转电极以所述速度，在所述交流电压发生源的每半周内，旋转90°

3、一种脉冲高压发生器，包括一个对交流电源来的交流电压进行升压的升压变压器，一个与所述变压器的初级绕组（电源边）连接，利用导通角来控制交流电压的闸流晶体管，一个与所述变压器的次级绕组连接的全波整流器，一个与所述整流器的输出端连接的电容器，一个将所述电容器中产生的电压传送给输出端的高速开关装置，一个用于调整脉冲高压发生频率的调整装置，一个用于检测所述变压器初级电流的电流检测器，一个用于检测所述电容器两端电压的第一电压检测器，一个用于检测所述输出端两端的电压的第二电压检测器，以及一个控制装置，该装置用于根据所述调整装置确定的发生频率，並根据来自所述电流检测器，所述第一及第二电压检测器的检测信号，在导通角内导通闸流晶体管，以对所述电容器充电;该装置还用于在所述闸流晶体管的截止期间导通所述高速开关装置，以传送所述电容器的电压，从而在所述输出端上产生脉冲高压。

4、按照权利要求3的脉冲高压发生器，其中，所述高速开关装置由一个具有旋转电极和一个同步电动机的机械旋转火花隙构成，所述电极以90°的角距安装在公共旋转轴上，所述同步电动机以一个旋转速度驱动所述旋转电极，所述旋转电极以所述速度，在每所述交流电压发生源的每半周内，旋转90°。

5、一种脉冲高压发生器，包括一个对来自交流电源交流电压进行升压的升压变压器，一个与所述变压器的初级绕组（电源′）连接，并以导通角来控制交流电压的闸流晶体管，一个与所述变压器的次级绕组连接的全波整流器，一个与所述整流器的输出端连接的电容器，一个将所述电容器中产生的电压传送给一个输出端的高速开关装置，一个驱动所述高速开关装置的同步电动机，一个用所述交流电源频率或用由整数来除交流电源频率的方法所获得的频率同步地驱动所述电动机的频率变换装置，一个调整脉冲高压发生频率的调整装置，一个用于检测所述变压器的初级绕组电流的电流检测器，一个用于检测电容器两端电压的第一电压检测器，一个用于检测所述输出端电压的第二电压检测器，以及一个控制装置，该装置根据由所述调整装置确定的发生频率和来自所述电流检测器、所述第一及第二电压检测器的检测信号，在导通角导通所述闸流晶体管，以对所述电容器充电;该装置还用于控制所述频率变换装置，以驱动所述同步电动机，所述高速开关装置在所述闸流晶体管截止期间被导通，以传送所述电容器的电压，从而在所述输出端上产生脉冲高压。

6、按照权利要求5的一种脉冲高压产生器，其中，由所述控制装置对所述频率变换装置的控制是选择一个频率变换系数。

7、按照权利要求5的一种脉冲高压产生器，其中，由所述控制装置对所述频率变换装置的控制，就是所述变换装置的输出与所述交流电源的频率同步。