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使用電子管作開關(guān)控制的脈沖充電裝置的制作方法

文檔序號(hào):7309133閱讀:179來源:國知局
專利名稱:使用電子管作開關(guān)控制的脈沖充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及單電源型脈沖充電裝置,它適用于由脈沖形式的高壓供電的電氣設(shè)備,如靜電濾塵器,更具體地,涉及使用電子管作開關(guān)控制的脈沖充電裝置。
傳統(tǒng)的供給靜電濾塵器脈沖形式高壓的裝置的一個(gè)例子是如

圖1所示的單電源型脈沖充電裝置,它使用單電源提供脈沖電壓及基本電壓。在該裝置中,直流高壓發(fā)生器1的輸出電壓被存儲(chǔ)在充電電容器2上,然后經(jīng)由用作開關(guān)裝置的旋轉(zhuǎn)火花隙3供給靜電濾塵器4。
應(yīng)當(dāng)指出,傳統(tǒng)的單電源型脈沖充電裝置使用旋轉(zhuǎn)火花隙3作為開關(guān)裝置。
但是,使用旋轉(zhuǎn)火花隙作為開關(guān)裝置,當(dāng)在除去非常高電阻率的灰塵或顆粒的情況下隨著脈沖頻率變低其性能變高,將需要降低旋轉(zhuǎn)火花隙的旋轉(zhuǎn)速度。在此情況下有失去良好控制能力的缺點(diǎn)。這就是,即使在開關(guān)裝置關(guān)斷后,由于電暈電阻負(fù)載側(cè)電位變低,在氣隙上又產(chǎn)生出電位差。其結(jié)果是開關(guān)裝置將再導(dǎo)通,故不能維持預(yù)定的脈沖頻率。
圖2表示當(dāng)開關(guān)常規(guī)工作時(shí)的電壓波形,及圖3表示脈沖頻率降低時(shí)的電壓波形。圖3中的波形a表示在開關(guān)周期設(shè)得長以降低脈沖頻率的情況下,在開關(guān)裝置關(guān)斷后,如上所述地進(jìn)行了不希望有的開關(guān)。
除使用機(jī)械開關(guān)裝置如旋轉(zhuǎn)火花隙外,還具有電子開關(guān)器件,如晶閘管。沒有一種電子開關(guān)器件其本身能經(jīng)受這樣的高壓。為此原因,在使用時(shí)將多個(gè)該器件相串聯(lián)。
但是,使用電子開關(guān)器件的串聯(lián)組合需要使每個(gè)器件均壓工作的裝置,這使裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜及成本高。
電子管如閘流管能承受高壓并且成本低。由電子管如閘流管組成的高壓開關(guān)裝置能通過控制信號(hào)導(dǎo)通,但不能被強(qiáng)迫關(guān)斷。為此原因,未能夠使用電子管如閘流管來對(duì)電濾塵器提供脈沖形式的電壓。如果使用電子管如閘流管時(shí),將僅對(duì)濾塵器提供急劇上升的電壓。
作為直接開關(guān)高壓的開關(guān)裝置,電子管如閘流管其成本低且可靠性高并能適用于高重復(fù)頻率。但是,電子管如閘流管不能被強(qiáng)迫關(guān)斷。當(dāng)電子管如閘流管用在象電濾塵器這樣的裝置上時(shí)需要脈沖形式的高壓,但它導(dǎo)通后不易于被關(guān)斷。因此,在電容及濾塵器之間出現(xiàn)的諧振將繼續(xù)下去。
因而,使用電子管如閘流管作為對(duì)電濾塵器供電的開關(guān)裝置將需要在短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)迫關(guān)斷開關(guān)器件的裝置。
此外,閘流管本身具有當(dāng)在反向上流過電流時(shí)壽命縮短的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種單電源型脈沖充電裝置,它能可靠地對(duì)用作開關(guān)裝置的電子管如閘流管提供開關(guān)控制,及具有良好的控制能力且結(jié)構(gòu)簡單,并增加電子管的壽命。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了一種脈沖充電裝置,用以基于DC高壓對(duì)負(fù)載提供脈沖電荷,它包知DC高壓發(fā)生器;電容器,它被由DC高壓發(fā)生器輸出的DC高壓充電;開關(guān)裝置,它具有第一電子管及一個(gè)靜止氣隙的串聯(lián)組合,用以對(duì)存儲(chǔ)在電容器中的電荷進(jìn)行開關(guān),以對(duì)負(fù)載提供脈沖形式的高壓;及控制裝置,用于控制電子管的操作。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供了一種脈沖充電裝置,用以基于DC高壓對(duì)負(fù)載提供脈沖電荷,它包括DC高壓發(fā)生裝置,電容器,它被由DC高壓發(fā)生器輸出的DC高壓充電;開關(guān)裝置,它具有第一電子管及一個(gè)靜止氣隙的串聯(lián)組合,用以對(duì)存儲(chǔ)在電容器中的電荷進(jìn)行開關(guān),以對(duì)負(fù)載提供脈沖式的高壓;第一輔助磁路,它與第一電子管串聯(lián)連接并僅當(dāng)電流反向流過第一電子管時(shí)作為延時(shí)元件工作;第一偏置電路,用于使第一輔助磁路飽和,以使得它作為延時(shí)元件工作;第二電子管,它與第一電子管及第一輔助磁路的串聯(lián)組合相并聯(lián),第一及第二電子管布置得使它們彼此極性相反;第二輔助磁路,它與第二電子管串聯(lián)并僅當(dāng)電流反向通過第二電子管時(shí)作為延時(shí)元件工作;第二偏置電路,用于使第二輔助磁路飽和,使得它將作為延時(shí)元件工作;及控制單元,用于控制第一及第二電子管。
在本發(fā)明中,通過在設(shè)有電子管如閘流管的開關(guān)裝置與負(fù)載如電濾塵器之間插入一個(gè)靜止氣隙,將利用氣隙電阻使在電容和負(fù)載之間引起的LC諧振的衰減加速,及當(dāng)氣隙之間的電位差低于它的絕緣擊穿電壓時(shí)將自動(dòng)地切斷電容及負(fù)載的導(dǎo)電。于是,甚至當(dāng)電子管用作開關(guān)裝置時(shí),電路也能自動(dòng)地被關(guān)斷,故允許將脈沖形式的高壓施加給電濾塵器。
此外,在電子管中僅允許在正向上流過電流而在反向上的電流被阻塞,因此曾加了電子管的壽命。
因而,能夠提供一種高可靠性、低成本及良好控制性能的單電源型脈沖充電裝置。
本發(fā)明的另外目的及優(yōu)點(diǎn)將從以下的描述中看到,部分上是從說明書中可明顯得知的,或可從本發(fā)明的實(shí)施中可以習(xí)得。借助于在附設(shè)權(quán)利要求書中專門指出的設(shè)置及其組合可以實(shí)現(xiàn)及獲得本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)。
結(jié)合在說明書中并作為其一部分的附圖描繪了本發(fā)明目前的優(yōu)選實(shí)施例,它們與上面的概述以下面給出的對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述一起來解釋本發(fā)明的原理。
圖1表示傳統(tǒng)的單電源型脈沖充電裝置的結(jié)構(gòu);圖2表示在該單電源型脈沖充電裝置中的正常電壓波形;圖3表示發(fā)生在開關(guān)周期設(shè)得較長時(shí),在該單電源型脈沖充電裝置中的異常電壓波形;圖4表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的單電源型脈沖充電裝置的結(jié)構(gòu);圖5表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的單電源型脈沖充電裝置的結(jié)構(gòu);及圖6表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的單電源型脈沖充電裝置的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D4,它表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的單電源型脈沖充電裝置。
在該裝置中,DC高壓發(fā)生器1的輸出電壓被儲(chǔ)存在一個(gè)充電電容器2中,然后通過一個(gè)開關(guān)裝置施加到負(fù)載如一個(gè)電濾塵器4。開關(guān)裝置包括一個(gè)電子管5 (如閘流管)和一個(gè)靜止氣隙6。電子管5的“開”(ON)操作是由控制單元7控制的。
在該結(jié)構(gòu)中,來自DC高壓發(fā)生器1的DC高壓輸出被存儲(chǔ)在電容器2中。在此時(shí)刻,電子管被來自控制單元7的控制信號(hào)開通(ON)。其結(jié)果是,存儲(chǔ)在電容2中的電荷開始經(jīng)過電子管5流入到濾塵器4中。
這將一個(gè)高電位施加給靜止氣隙6,因此氣隙被短路并進(jìn)入“開”(ON)狀態(tài)。因而由電容器2、濾塵器4及它們之間的電路元件引起LC諧振。其結(jié)果是伴隨振蕩的高頻脈沖形式的高壓被施加到濾塵器4。
靜止氣隙6作為一個(gè)電阻工作,它有助于LC振蕩的快速衰減,LC諧振的衰減的結(jié)果是,電容器2及濾塵器4達(dá)到相同的電位電平。當(dāng)電容器2及濾塵器4之間的電位差變?yōu)榱慊虻陀诮^緣擊穿電壓時(shí),氣隙的絕緣狀態(tài)恢復(fù),并自動(dòng)地將其相關(guān)的電路部分置成“關(guān)”(OFF)狀態(tài)。
其結(jié)果是,電子管5也被關(guān)斷(OFF)并置成對(duì)下一控制信號(hào)的等待狀態(tài)。
僅通過使電子管導(dǎo)通的控制操作(即沒有關(guān)斷電子管的操作),就能可靠地將脈沖形式的電壓施加給濾塵器4。
控制單元7可設(shè)置濾塵器4的開關(guān)周期及靜態(tài)時(shí)間,二者取決于充電的狀態(tài),并可根據(jù)需要與DC高壓發(fā)生器1的控制單元(未示出)協(xié)同工作。
以下將參照?qǐng)D5來描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
在該第二實(shí)施例中,一個(gè)二極管11連接在電子管5及靜止氣隙6之間,其正向相當(dāng)于從電容器2流向?yàn)V塵器4的電流方向(該實(shí)施例中假定濾塵器4被反向地充電),由二極管12構(gòu)成的旁通電路與二極管11和電子管5的串聯(lián)組合相并聯(lián)。在此情況下,二極管11及12布置成它們的極性彼此相反。
該第二實(shí)施例的意圖是阻止振蕩電流,即由電路諧振產(chǎn)生的振蕩電流在反向上流過電子管5,由此確保電子管的壽命能增加。在此情況下,依賴元件、如二極管等的特性,可根據(jù)需要加入電感性元件。
以下將參照?qǐng)D6來描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。
在該第三實(shí)施例中,電子管5a(例如閘流管)被連接在電容器2及靜止氣隙6之間,其正向相當(dāng)于從電容器流向?yàn)V塵器的電流方向,及一個(gè)輔助磁路21a連接在電子管5a及氣隙6之間。此外,電子管5b及輔助磁路21b的串聯(lián)組合與電子管5a及輔助磁路21a的串聯(lián)組合相并聯(lián)。且電子管5a及5b彼此以相反極性布置。輔助磁路21a及21b中的每個(gè)被偏置電路31a及31b中的相應(yīng)一個(gè)偏置電路偏置,以使得每一個(gè)輔助磁路總是在一個(gè)方向上飽和。電子管5a和5b的導(dǎo)通(ON)控制是由控制單元7進(jìn)行的。
每一個(gè)輔助磁路21a及21b用于當(dāng)電流開始要在反向上流過電子管時(shí)阻止電流通過相應(yīng)電子管流通。這就是,當(dāng)電流要在反向上流過一個(gè)電子管(如管5a)時(shí),通過電子管5a的電流被相應(yīng)的輔助磁路21a阻塞一個(gè)給定的時(shí)間間隔。另一方面,在給定時(shí)間隔期間允許在正向上流過另一電子管5b。對(duì)于高頻電流,該電流阻塞時(shí)間可以很短,故能使各輔助磁路21a和21b作得很緊湊。
如果當(dāng)輸出脈沖形式的電壓時(shí),在所需方向上的輔助磁路未飽和,在正向上的電流被阻塞,使得脈沖寬度增大。為了避免這點(diǎn),設(shè)置了偏置電路31a及31b,以使得磁路總能在所需方向上飽和。于是,就能防止脈沖寬度的增大。
可以對(duì)每個(gè)電子管設(shè)置控制電子管5a和5b的操作的控制單元7。通過將各個(gè)控制單元組合成如圖6中所示的單個(gè)控制單元可使控制單元作得緊湊,并能以高效的方式執(zhí)行控制操作。
雖然本發(fā)明是依據(jù)應(yīng)用于電濾塵器的實(shí)施例進(jìn)行描述的,但本發(fā)明也可用作脈沖激光器的電源。
作為每個(gè)電子管,可采用多管的結(jié)構(gòu),其中多個(gè)電子管串聯(lián)或并聯(lián)地連接。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明提供了一種單電源型脈沖充電裝置,它使用價(jià)廉的電子管(如閘流管)作為開關(guān)裝置,并能使控制單元利用控制信號(hào)在所需時(shí)間上導(dǎo)通開關(guān)裝置。此外,氣隙電阻用來加速發(fā)生在充電電容器及負(fù)載(如電濾塵器)之間的LC諧振的衰減,并當(dāng)氣隙上的電位差變?yōu)榱慊虻陀诮^緣擊穿電壓時(shí)使開關(guān)裝置自動(dòng)關(guān)斷,以便能將脈沖形式的電壓提供給濾塵器。其結(jié)果是,可使用其結(jié)構(gòu)簡單控制能力良好的經(jīng)濟(jì)的單電源來實(shí)現(xiàn)脈沖充電。
此外,通過使用阻塞電子管反向電流的二極管組合,可以改善電子管的壽命及可靠性。
另外,通過以這樣的方式將兩個(gè)電子管及輔助磁路的串聯(lián)組合相并聯(lián),即一個(gè)串聯(lián)組合中的電子管與另一串聯(lián)組合中的電子管極性相反,可以阻止電流在反向上通過電子管,并由此改善了電子管的壽命及可靠性。
再者,通過設(shè)置輔助磁路的偏置電路,可保證防止電流在反向上流過電子管,故改善了可靠性并可輸出穩(wěn)定的脈沖形式的輸出電壓。
對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說另外的優(yōu)點(diǎn)及改型是易于得出的。因此,本發(fā)明就其寬廣范圍不能局限于這里圖解及描述的具體細(xì)節(jié)和有代表性的實(shí)施例上。相應(yīng)地,在不偏離根據(jù)附設(shè)權(quán)利要求書及等同部分限定的本發(fā)明總構(gòu)思的情況下可以作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種脈沖充電裝置,用以基于DC高壓對(duì)負(fù)載提供脈沖電荷,其特征在于,包括DC高壓發(fā)生器(1);電容器(2),它被由DC高壓發(fā)生器(1)輸出的DC高壓充電;開關(guān)裝置(5,5a,6) 它具有第一電子管(5,5a)及一個(gè)靜止氣隙(6)的串聯(lián)組合,用以對(duì)儲(chǔ)存在電容器(2)中的電荷進(jìn)行開關(guān),以對(duì)負(fù)載提供脈沖形式的高壓;及控制裝置(7),用于控制電子管(5,5a)的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖充電裝置,其特征在于還包括與電子管(5,5a)相串聯(lián)的第一個(gè)二極管(11),以使得電流能從電子管(5,5a)流到負(fù)載,及與電子管(5,5a)及第一個(gè)二極管(11)的串聯(lián)組合相并聯(lián)的第二個(gè)二極管(12),以使得在其反向上的電流將流過電子管(5,5a)及第一個(gè)二極管(11)的串聯(lián)組合。
3.根據(jù)權(quán)利所述的脈沖充電裝置,其特征在于還包括與第一電子管(5,5a)相串聯(lián)的第一輔助磁路(21a),用于僅當(dāng)電流反向流過第一電子管(5,5a)時(shí)作為延時(shí)元件工作;以與第一電子管(5,5a)相反的極性和電容器(2)相連接的第二電子管(5b);及第二輔助磁路(21b),它與第二電子管(5b)相串聯(lián),并用于僅當(dāng)電流反向流過第二電子管(5b)時(shí)作為延時(shí)元件工作,以及其中由第二電子管(5b)及第二輔助磁路(21b)構(gòu)成的電路與由第一電子管(5,5a)及第一輔助磁路(21a)構(gòu)成的電路相并聯(lián),且第一和第二電子管(5,5a,5b)布置成它們彼此在極性上相反;和控制電路(7)控制第二電子管(5b)的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖充電裝置,其特征在于還包括偏置電路(31a,31b),用于使第一和第二輔助磁路(21a,21b)飽和,使得它們作為延時(shí)元件工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖充電裝置,其特征在于所述第一電子管(5,5a)包括多個(gè)彼此并聯(lián)和/或串聯(lián)的電子管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖充電裝置,其特征在于所述第二電子管(5b)包括多個(gè)彼此并聯(lián)和/或串聯(lián)的的電子管。
7.一種脈沖充電裝置,用以基于DC高壓對(duì)負(fù)載提供脈沖電荷,其特征在于,包括DC高壓發(fā)生器(1);電容器(2),它被由DC高壓發(fā)生器(1)輸出的DC高壓充電;開關(guān)裝置(5a),它具有第一電子管(5a)及一個(gè)靜止氣隙(6)的串聯(lián)組合,用以對(duì)存儲(chǔ)在電容器(2)中的電荷進(jìn)行開關(guān),以對(duì)負(fù)載提供脈沖形式的高壓;第一輔助磁路(21a),它與第一電子管(5a)串聯(lián)連接并僅當(dāng)電流反高流過第一電子管(5a)時(shí)作為延時(shí)元件工作;第一偏置電路(31a),用于使第一輔助磁路(21a)飽和,以使它作為延時(shí)元件工作;第二電子管(5b),它與第一電子管(5a)及第一輔助磁路(21a)的串聯(lián)組合相并聯(lián),第一及第二電子管(5a,5b)布置得使它們彼此極性相反;第二輔助磁路(21b),它與第二電子管(5b)串聯(lián)并僅當(dāng)電流反向通過第二電子管(5b)時(shí)作為延時(shí)元件工作;第二偏置電路(31b),用于使第二輔助磁路(21b)飽和,使得它將作為延時(shí)元件工作;及控制單元(7),用于控制第一及第二電子管(5a,5b)。
全文摘要
一種脈沖充電裝置包括:DC高壓發(fā)生器(1),被由DC高壓發(fā)生器(1)輸出的DC高壓充電的電容器(2),用以對(duì)存儲(chǔ)在電容器(2)中的電荷進(jìn)行開關(guān)以對(duì)負(fù)載提供脈沖形式的高壓的開關(guān)單元(5,6),及用于控制開關(guān)單元(5,6)操作的控制單元(7)。開關(guān)單元(5,6)由電子管(5)及靜止氣隙(6)的串聯(lián)組合構(gòu)成??刂茊卧?7)控制電子管(5)的操作。
文檔編號(hào)H02M9/04GK1173758SQ9711248
公開日1998年2月18日 申請(qǐng)日期1997年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月11日
發(fā)明者富松一隆, 上田泰稔, 川畑理, 亀井俊典 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社
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