DE102010009575A1 - Control- and regulating device for ozone emitter with dielectrically impeded discharges, which are acted upon by high voltage generator with high voltage in the form of alternating- or pulsed direct voltage, useful in ozone-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Regeleinrichtung und ein Betriebsverfahren für Ozonemitter mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.The The invention relates to a control and regulating device and an operating method for ozone emitter having the features in the preamble of the main claim.
Eine
Steuer- und Regeleinrichtung für Ozonemitter mit dielektrisch
behinderter Entladung ist aus der
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuer- und Regeltechnik aufzuzeigen.It The object of the present invention is to provide an improved and control technology.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.The Invention solves this problem with the features in the main claim.
Die beanspruchte Steuer- und Regeleinrichtung steuert und regelt den Hochspannungserzeuger nach dem am Ozonemitter wirksamen Strom oder ggf. nach der Leistung. Über die vorzugsweise primärseitige Erfassung und Auswertung des aufgenommenen Betriebsstroms und/oder der elektrischen Betriebsleistung können der Hochspannungserzeuger und der Ozonemitter auf einen Arbeitspunkt geregelt werden. Die Betriebsstrommessung stellt mit Relation zur Betriebsspannung eine Absolutwertbestimmung dar. Es werden der absolute Betriebsstrom und/oder die absolute Betriebsleistung erfasst. Dies hat den Vorteil, dass ein Arbeitspunkt mit absoluter Lage in Bezug auf ein Strom- oder Leistungskennfeld ermittelt werden kann. Auf eine Relativwertbestimmung, insbesondere auf eine direkte Bestimmung der Filamentströme oder der einzelnen Filamententladungen kann so gegebenenfalls verzichtet werden. Zur Ausführung der Regelung besteht keine unbedingte Notwendigkeit für ein Auskoppelelement, einen nachgeschalteten Filter oder eine Signalaufbereitung. Diese Elemente können daher entfallen.The claimed control and regulating device controls and regulates the High-voltage generator according to the current at the ozone emitter current or possibly after the performance. About the preferably primary-side Recording and evaluation of the recorded operating current and / or the electrical operating power of the high voltage generator and the ozone emitter are controlled to one operating point. The Operating current measurement sets with relation to the operating voltage Absolutwertbestimmung. It will be the absolute operating current and / or recorded the absolute operating performance. This has the advantage that an operating point with absolute position in relation to a current or Performance map can be determined. On a relative value determination, in particular to a direct determination of the filament streams or the individual Filamententladungen can optionally be waived become. For the execution of the regulation there is no unconditional Need for a decoupling element, a downstream Filter or signal conditioning. These elements can therefore omitted.
Die Regelung geht davon aus, dass die Funktion des Ozonemitters und die Ozonproduktion mit der Strom- und Leistungsaufnahme des Hochspannungserzeugers korreliert. Diese Steuer- und Regeltechnik und die hierfür eingesetzte Hardware bedingen einen geringen und kostengünstigen Aufwand, wobei weitgehend ohnehin vorhandene Bauteile eingesetzt werden können.The Regulation assumes that the function of the ozone emitter and the ozone production with the power and power consumption of the high voltage generator correlated. This control technology and the for this used hardware require a small and inexpensive Expenditure, largely used existing components anyway can be.
Bei der Betriebsstrommessung können alle Faktoren, wie die Belastung des Transformators durch hochfrequente Filamentbildung und durch zusätzlichen Blindstrom, ggf. unter Berücksichtigung des Innenwiderstandes (Verluste) der Spannungsquelle, und der Wirkungsgrad des Transformators erfasst werden.at The operating current measurement can be all factors, such as the Load the transformer by high-frequency filament formation and by additional reactive current, possibly taking into account the Internal resistance (losses) of the voltage source, and the efficiency of the transformer are detected.
Die beanspruchte Steuer- und Regeltechnik ermöglicht außerdem eine Erfassung besonderer Betriebsbedingungen des Ozonemitters, wobei insbesondere Ablagerungen am Emitter, die dessen Funktionsverhalten beeinträchtigen, detektiert werden können. Die Erfassung kann auf Grundlage der Absolutwertbestimmung des Arbeitspunktes erfolgen. Die Steuer- und Regeltechnik und das beanspruchte Betriebsverfahren bieten ferner die Möglichkeit, derartige Ablagerungen schnell zu beseitigen und wieder das normale Betriebsverhalten des Ozonemitters herzustellen. Hierfür kann die normale Betriebsregelung durch eine zeitweise Steuerung der Hochspannung und ggf. des Betriebsstroms überlagert oder ersetzt werden, die ein Ablösen der Ablagerungen, insbesondere ein Verdampfen von Flüssigkeiten, erlaubt. Nach Beseitigung der Ablagerungen können wieder der normale Betriebszustand und das normale Regelverhalten aufgenommen werden.The claimed control technology also allows a detection of special operating conditions of the ozone emitter, in particular deposits on the emitter, its functional behavior impair, can be detected. The Detection can be based on the absolute value of the operating point respectively. The control technology and the claimed operating method also offer the possibility of such deposits quickly to eliminate and restore the normal operating behavior of the ozone emitter. For this, the normal operation can be controlled by a temporary Control of high voltage and possibly the operating current superimposed or replaced, which is a detachment of the deposits, especially an evaporation of liquids allowed. After removing the deposits can return to normal Operating condition and the normal control behavior are recorded.
Die Betriebsbeeinträchtigungen und insbesondere die Ablagerungen können von unterschiedlicher Natur sein. Die Ablagerungen können elektrisch leitend oder isolierend sein und z. B. aus Kodenswasser, Staub oder elektrisch leitenden Medien, z. B. Salzwasser, bestehen. Mittels einer Erfassungseinrichtung können sowohl die Existenz, als auch die Eigenschaften solcher Beeinträchtigungen und insbesondere Ablagerungen detektiert werden. Mit der Steuer- und Regeltechnik sind dann entsprechende zielgerichtete Reaktionen und ggf. Beseitigungsmaßnahmen möglich.The Operational impairments and in particular the deposits can be of different nature. The deposits can be electrically conductive or insulating and z. B. from code water, dust or electrically conductive media, eg. Salt water, consist. By means of a detection device can both the existence, as well as the characteristics of such impairments and in particular deposits are detected. With the tax and control technology are then appropriate targeted responses and possibly removal measures possible.
Die Regelung bzw. Steuerung über den aufgenommenen Betriebsstrom und/oder die Betriebsleistung kann durch eine Regelung oder Steuerung mittels Erfassung der vom Ozonemitter erzeugten Filamentsignale ergänzt oder ersetzt werden. Hierfür gibt es mehrere Möglichkeiten. Einerseits kann die vorbekannte Impulszählung eingesetzt werden. Andererseits kann mit den Filamentimpulsen eine Kapazität aufgeladen werden, wobei deren Ladungsverhalten in Beziehung zur Zeit erfasst und ausgewertet wird. Dies ist eine Variante mit einer eigenständig erfinderischen Bedeutung, die auch bei einer anderen Steuer- und Regeltechnik, z. B. nach dem eingangs genannten Stand der Technik statt des Spannungsteilers oder dgl. eingesetzt werden kann.The regulation or control over the recorded operating current and / or the operating power can be supplemented or replaced by a control or regulation by means of detection of the filament signals generated by the ozone emitter. There are several possibilities for this. On the one hand, the previously known pulse count can be used. On the other hand, a capacitance can be charged with the filament pulses, their charge behavior being detected and evaluated in relation to time becomes. This is a variant with an independent inventive meaning, which is also in another control and regulation, z. B. according to the above-mentioned prior art instead of the voltage divider or the like. Can be used.
Die beanspruchte Steuer- und Regeltechnik ist für unterschiedliche Arten von Ozonemittern mit Vorteil einsetzbar. Dementsprechend können unterschiedliche Ozon-Emissionseinrichtungen hergestellt und betrieben werden. Die Einsatzbereiche dieser Einrichtungen sind beliebig wählbar. Vorteile ergeben sich z. B. in Verbindung mit Klimaanlagen, bei denen ein Kühlelement oder ein Verdampfer mit dem emittierten Ozon dekontaminiert bzw. gereinigt werden kann. Derartige Klimaanlagen mit Ozonreinigung lassen sich mit Vorteil bei Kraftfahrzeugen einsetzen.The claimed control technology is for different Types of ozone emitters can be used with advantage. Accordingly, you can produced and operated different ozone emission devices become. The areas of application of these facilities are arbitrary. Benefits arise z. B. in connection with air conditioning in which a cooling element or an evaporator with the emitted Ozone can be decontaminated or cleaned. Such air conditioners with ozone cleaning can be used with advantage in motor vehicles.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.In The dependent claims are further advantageous embodiments of the invention.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:The The invention is for example and schematically in the drawings shown. In detail show:
Die
Erfindung betrifft eine Steuer- und Regeleinrichtung (
Der
Ozonemitter (
Der
Ozonemitter (
Die
Ozon-Emissionseinrichtung (
Der
Hochspannungserzeuger (
Die Betriebsfrequenz kann gegenüber der Netzfrequenz mittels eines Oszillators und/oder Umrichters in beliebig geeigneter Weise, z. B. mit Pulsweitenmodulation, verändert und auf die vorgenannte Grund- oder Anregungsfrequenz gesteigert werden.The Operating frequency can be compared to the grid frequency means an oscillator and / or converter in any suitable manner, z. B. with pulse width modulation, and changed to the aforementioned Base or excitation frequency can be increased.
Ferner
ist eine schaltbare und ggf. steuerbare Strombegrenzungseinrichtung
(
Der
Hochspannungserzeuger (
Ferner
kann eine Erfassungseinrichtung, insbesondere eine Messeinrichtung
(
Die Erfassungseinrichtung für die aufgenommene elektrische Leistung kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Sie kann z. B. eine Auswerteeinrichtung aufweisen, mit der die Leistung anhand gemessener Parameter, insbesondere des Betriebsstroms und ggf. der Spannung, ermittelt, insbesondere berechnet wird. Eine Leistungserfassung kann auch auf andere Weise erfolgen.The Detection device for the recorded electrical Power can be designed in any suitable manner. she can z. B. have an evaluation, with the performance based on measured parameters, in particular the operating current and if necessary, the voltage is determined, in particular calculated. A Service entry can also be done in other ways.
Außerdem
kann eine andere Erfassungseinrichtung (
Während einer positiven und/oder einer negativen Halbwelle der beaufschlagten Hochspannung können die durch die Filamente erzeugten Ladungsverschiebungen ausgekoppelt werden und einen weiteren Kondensator aufladen. Es ist hierbei vorteilhaft, die Ladungsverschiebungen von positiver und negativer Halbwelle der beaufschlagten Hochspannung über eine Diodenbrücke gleichzurichten und zur Aufladung des Kondensators zu addieren. Je mehr Filamentbildungen pro Zeiteinheit stattfinden, desto schneller wird der Kondensator aufgeladen. Durch Messung des am Kondensator anliegenden Potentials oder der in ihm gespeicherten Ladung in vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise alle 5 ms bis 10 ms, kann somit die Anzahl der Filamentzündungen näherungsweise bestimmt werden. Es ist auch möglich, die Zeit bis zum Erreichen eines bestimmten Ladezustands der Kapazität zu erfassen.While a positive and / or a negative half-wave of the acted upon High voltage can be the charge shifts generated by the filaments be disconnected and charge another capacitor. It is advantageous here, the charge shifts of positive and negative half-wave of the applied high voltage over rectify a diode bridge and charge the To add capacitor. The more filament formations per unit time take place, the faster the capacitor is charged. By Measurement of the potential applied to the capacitor or in it stored charge at predetermined time intervals, for example every 5 ms to 10 ms, thus can reduce the number of filament firings be approximated. It is also possible, the time to reach a certain state of charge of the capacity capture.
Gegenstand
der Auswertung sind nicht mehr wie beim Stand der Technik die Zahl
der Filamentimpulse, sondern die darin enthaltenen elektrischen
Ladungsverschiebungen und insbesondere die Summe der Ladungsverschiebungen
aus mehreren Filamentimpulsen. Aus dem Ladungsverhalten des Kondensators über
die Zeit lässt sich auf die Funktion des Ozonemitters (
Die
vorbeschriebene Erfassung und Auswertung der Filamentsignale hat
eigenständige erfinderische Bedeutung. Die Erfassungseinrichtung
(
In
einer weiteren Variante ist es möglich, für die
Erfassungseinrichtung (
Wie
In
In
einer Ausführungsform findet eine Leistungsregelung des
Hochspannungserzeugers (
In
einer weiteren Variante kann zusätzlich eine Erfassung
von besonderen Betriebsbedingungen des Ozonemitters (
In
der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform können
die von einer oder mehreren der Mess- und Erfassungseinrichtungen
(
Durch
den Controller (
Es kann eine automatische Arbeitspunktbestimmung vorhanden sein. Diese lässt sich z. B. realisieren, indem kein Absoultwert für den Sollstrom vorgegeben wird, sondern nur ein Offset zum gemessen Strom zum Zündzeitpunkt vorgesehen ist.It There may be an automatic operating point determination. These can be z. B. realized by no Absoultwert for the setpoint current is specified, but only an offset to the measured Electricity is provided at the ignition point.
Die
anderen Stromverläufe (
Wenn
z. B. elektrisch leitende Ablagerungen vorliegen, steigt der Betriebsstrom
vor Erreichen oder spätestens im Bereich des Zündpunkts
(Z) überproportional an, was im Diagramm durch die kurzgestrichelte
Linie (
Liegt
eine elektrisch nicht oder schlecht leitende Ablagerung vor, z.
B. Kondenswasser, behindert diese das Zündverhalten und
die Filamentbildung. Der Ist-Wert des Betriebsstroms liegt unter dem
Sollwert. Trotz Spannungserhöhung steigt der Strom nur
langsam an und bleibt unterhalb des Sollwerts, wobei die Hochspannung
den Arbeitsbereich (T) überschreitet. Dies wird im Diagramm
durch die mit längeren Strichen gekennzeichnete Linie (
Der
dritte dargestellte Sonderfall des Stromverlaufs (
Die
anderen Sonderzustände mit den Stromverläufen
(
Die
Erfindung sieht hierfür in der gezeigten Ausführungsform
zusätzlich eine besondere Maßnahme vor, die ein
beschleunigtes Entfernen solcher z. B. flüssiger Ablagerungen
ermöglicht, was z. B. durch Verdampfen geschehen kann.
Zu diesem Zweck kann die vorerwähnte Grundausstattung der Steuer-
und Regelungseinrichtung (
Das
Funktionsmodul Steuerung (
Bei
einer elektrisch leitenden Flüssigkeit und einem detektierten
Stromverlauf (
Im
Falle einer nicht leitenden Flüssigkeit des Stromverlaufs
(
In beiden Fällen mit elektrisch leitender oder nicht leitender Flüssigkeit oder anderer Ablagerungsform kann durch die Spannungserhöhung und ggf. Strom- oder Spannungsbegrenzung ein sehr schnelles Entfernen der Ablagerung erreicht werden.In both cases with electrically conductive or non-conductive Liquid or other deposit form may be due to the Voltage increase and, if necessary, current or voltage limitation a very fast removal of the deposit can be achieved.
Befindet
sich der Betriebsstrom über dem Sollwert und liegt zugleich
die Hochspannung unter dem Arbeitsbereich (T), so liegt der der
Betriebsfall Salzwasser vor, der zum eingangs in Verbindung mit
Liegt
der Betriebsstrom unter dem Sollwert und ist zugleich die Hochspannung über
dem Arbeitsbereich (T), wird der Betriebsfall Kondenswasser detektiert
und in das zu
Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind
in verschiedener Weise möglich. Der Ozonemitter (
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Klimaanlageair conditioning
- 33
- Kühlelementcooling element
- 44
- Ozon-EmissionseinrichtungOzone emission device
- 55
- Ozonemitterozone emitter
- 66
- HochspannungserzeugerHigh voltage generator
- 77
- Transformatortransformer
- 88th
- StrombegrenzungseinrichtungCurrent-limiting device
- 99
- Steuer- und RegeleinrichtungTax- and control device
- 1010
- Messeinrichtung für Betriebsstrommeasuring device for operating current
- 1111
- Messeinrichtung für Hochspannungmeasuring device for high voltage
- 1212
- Erfassungseinrichtung für Filamentsignaledetector for filament signals
- 1313
- Controllercontroller
- 1414
- Funktionsmodul Regelungfunction module regulation
- 1515
- Funktionsmodul Steuerungfunction module control
- 1616
- Erfassungsmodulacquisition module
- 1717
- Speicherelement Strom/Spannungstorage element Current / voltage
- 1818
- Speicherelement Regel- und Steuerroutinestorage element Control and control routine
- 1919
- Aktuatorsignal Hochspannungactuator signal high voltage
- 2020
- Aktuatorsignal Strombegrenzungactuator signal current limit
- 2121
- Stromverlauf normalcurrent profile normal
- 2222
- Stromverlauf bei Kondensatbildungcurrent profile in case of condensation
- 2323
- Stromverlauf bei Staubcurrent profile in dust
- 2424
- Stromverlauf bei Salzwassercurrent profile in salt water
- AA
- Arbeitspunktworking
- ZZ
- Zündbeginnof ignition
- TT
- ArbeitsbereichWorkspace
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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