專利名稱：脈沖激勵(lì)靜電濾塵器及其采用的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電濾塵器，尤其是脈沖激勵(lì)靜電濾塵器。
用于靜電濾塵器的脈沖激勵(lì)系統(tǒng)對于使濾塵器作得緊湊是很有效的。但是脈沖激勵(lì)系統(tǒng)通常昂貴。靜電濾塵器，尤其是中等規(guī)?；蛐∫?guī)模的濾塵器的價(jià)格并不太高。因此，在許多情況下，使濾塵器緊湊的優(yōu)點(diǎn)被脈沖激勵(lì)系統(tǒng)提高成本的缺點(diǎn)而抵消。減少脈沖激勵(lì)系統(tǒng)的成本是長期以來所期待的。
一種用于靜電濾塵器的脈沖電源類型使用半導(dǎo)體元件如用晶閘管作為開關(guān)元件，而另一類型使用旋轉(zhuǎn)火花隙。
對于使用旋轉(zhuǎn)火花隙的傳統(tǒng)脈沖電源將參照圖5A及5B來描述。圖5A表示脈沖電源的電路結(jié)構(gòu)，及圖5B表示該脈沖電源的電壓波形。
參照圖5A，從AC電源向變壓器及二極管橋提供AC電流以產(chǎn)生DC電流源。該DC電流源的正輸出端接地，而負(fù)輸出端經(jīng)過一阻抗Z連接到旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3的一個(gè)靜電極。
阻抗Z與旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3之間的連接點(diǎn)與一個(gè)儲(chǔ)能電容器CS的一個(gè)電極相連接，它的另一電極接地。
旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3在靜電極R由電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電極之間形成火花隙。旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3的另一靜電極通過電感器L10連接到一個(gè)過濾電容器EP的一個(gè)多電極(稱為放電電極)系統(tǒng)，它的另一多電極(稱為收集電極)系統(tǒng)接地。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3變成導(dǎo)通時(shí)，由儲(chǔ)能電容器CS，電感器L10及過濾電容器EP形成一個(gè)LC諧振電路。儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容器CS中的負(fù)電荷激勵(lì)LC諧振電路中的諧振電流。
圖5B表示圖5A中所示的旋轉(zhuǎn)火花隙類型的脈沖電源的電特性。橫座標(biāo)表示時(shí)間t及縱座標(biāo)代表過濾電容器EP上的負(fù)電壓。在旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3變成導(dǎo)通時(shí)的期間，具有諧振頻率的振蕩電流激勵(lì)LC諧振電路。在圖5B所示的波形中，振蕩時(shí)期為幾百μs，在該期間產(chǎn)生出幾個(gè)周期的振蕩。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3變?yōu)榉菍?dǎo)通時(shí)，諧振電流將不流過LC諧振電路及停止振蕩。如果在此時(shí)過濾電容器EP的電壓在絕對值上大于電暈放電起始電壓，則過濾電容器EP中的電荷由于電暈放電而減少及過濾電容器EP的負(fù)電壓成指數(shù)地下降。
具有圖5A所示電路結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)火花隙脈沖電源不能產(chǎn)生單脈沖，而只能產(chǎn)生具有數(shù)周期振蕩的多脈沖波形直到旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3變?yōu)椴粚?dǎo)通為止。
對于靜電濾塵器理想的電壓波形是每個(gè)分開的周期中高負(fù)電壓的單脈沖及在其余時(shí)間上稱為基本電壓的恒定負(fù)電壓。因此圖5B中所示電壓波形是不適于靜電濾塵器脈沖波形。
圖5C表示由一個(gè)晶閘管及二極管構(gòu)成的電子電路，它能夠取代圖5A中的旋轉(zhuǎn)火花隙。該電路是晶閘管S10及二極管D10反并聯(lián)的電路。在實(shí)際情況下，晶閘管S10是由多個(gè)串聯(lián)的晶閘管元件構(gòu)成的，以便保證高耐壓。
當(dāng)晶閘管S10變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，類似于圖5A中所示旋轉(zhuǎn)火花隙RSG3，在LC諧振電路中激勵(lì)諧振電流。當(dāng)電流在正向上流過晶閘管S10后，電流在反向上流過二極管D10。在電流流過二極管D10的期間晶閘管S10變?yōu)椴粚?dǎo)通，諧振電流流過約一周期及然后中止。
但是，在實(shí)際情況下，構(gòu)成晶閘管S10的多個(gè)晶閘管元件不能變?yōu)槿坎粚?dǎo)通，作為整體的晶閘管S10不能承受高電壓并使所有晶閘管變?yōu)閷?dǎo)通。因而實(shí)際上形成了類似圖5B中所示的振蕩波形。晶閘管要比旋轉(zhuǎn)火花隙貴得多。
圖6是作為由本發(fā)明人提出的JA-A6-343898的一個(gè)實(shí)施例公開的靜電濾塵器的電路圖，用以解決上述問題。二極管D12與旋轉(zhuǎn)火花隙RSG4串聯(lián)，及二極管D13與旋轉(zhuǎn)火花隙RSG4與二極管D12的串聯(lián)電路相并聯(lián)，二極管D13具有與二極管D12相反的極性。
因?yàn)槎O管D12及D13反向并聯(lián)，在半周期中激勵(lì)諧振電流流過二極管D12及另半周期中電流流過二極管D13。
在諧振電流流過二極管D13的半周期中，電流將不流過旋轉(zhuǎn)火花隙。在該半周期中，產(chǎn)生在旋轉(zhuǎn)火花隙RSG4中的電弧等離子體熄滅。為了完全使電弧等離子體熄滅，可在產(chǎn)生電弧等離子體的間隙中吹入空氣。
借助圖6中所示電路結(jié)構(gòu)，可在半周期中流過諧振電流后的定時(shí)上使旋轉(zhuǎn)火花隙RSG4變?yōu)椴粚?dǎo)通。但是，當(dāng)此后在二極管D12上由于LC諧振電路的振蕩出現(xiàn)正向電壓，旋轉(zhuǎn)火花隙RSG4再度火花放電。
為了防止再火花放電，在二極管D12上第二次正向電壓出現(xiàn)前，旋轉(zhuǎn)火花隙RSG4的旋轉(zhuǎn)電極轉(zhuǎn)過足夠角度，以獲得不能火花放電的氣隙長度。實(shí)現(xiàn)它的一種方法是使旋轉(zhuǎn)電極遠(yuǎn)端的速度設(shè)為幾百m/s。
要制造能以此高速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)火花隙是困難的。此外，驅(qū)動(dòng)功率上升及旋轉(zhuǎn)電極遠(yuǎn)端的速度比聲速快，因此產(chǎn)生大量噪音。
本發(fā)明的目的是提供一種靜電濾塵器電路，它能產(chǎn)生適合濾塵器的脈沖波形，且甚至在低速時(shí)也不會(huì)再次火花放電并使用低成本的旋轉(zhuǎn)火花隙。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，設(shè)置了一種靜電濾塵器電路，它包括一個(gè)輸入端，對其供給DC電壓；一個(gè)輸出端，用于和具有多個(gè)放電電極系統(tǒng)及多個(gè)收集電極系統(tǒng)的過濾電容器相連接；一個(gè)儲(chǔ)能電容器，它的一個(gè)電極與地電位相連接及另一電極與所述輸入端相連接；一個(gè)恢復(fù)電容器，它的一個(gè)電極與地電位相連接；電流通路開關(guān)裝置，它具有一個(gè)公共端及第一和第二開關(guān)端，公共端與儲(chǔ)能電容器的非接地電極相連接及所述電流通路開關(guān)裝置具有公共端與第一開關(guān)端相連線的第一導(dǎo)通狀態(tài)，公共端與第二開關(guān)端相連接的第二導(dǎo)通狀態(tài)，及公共端既不與第一又不與第二開關(guān)端相連接的中間狀態(tài)；第一電流通路，包括第一電感器及第一二極管的串聯(lián)電路，用于使第一開關(guān)端與所述輸出端相連接；第二電流通路，包括第二電感器和第二二極管的串聯(lián)電路，用于使輸出端與恢復(fù)電容器的非接地電極相連接，第二二極管在輸出端側(cè)的電極的極性與第一二極管在輸出端側(cè)的電極的極性相反；及第三電流通路，包括第三電感器及第三二極管的串聯(lián)電路，用于使恢復(fù)電容器的非接地電極與第二開關(guān)端相連接，第三二極管在恢復(fù)電容器側(cè)的電極的極性與第二二極管在恢復(fù)電容器側(cè)的電極的極性相反。
儲(chǔ)能電容器從輸入端充電。當(dāng)使電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入第一導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)能電容器中的電荷沿第一電流通路轉(zhuǎn)移到連接在輸出端的過濾電容器中。因?yàn)榈谝欢O管連接在第一電流通路中，在過濾電容器中的電荷將不會(huì)轉(zhuǎn)移回儲(chǔ)能電容器。收集在過濾電容器中的電荷沿第二電流通路移動(dòng)到恢復(fù)電容器中。因?yàn)榈诙O管連接在第二電流通路中，在恢復(fù)電容器中的電荷將不會(huì)移回到過濾電容器。
在電流的不流過第一電流通路的期間，使電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入中間狀態(tài)。在用于第一導(dǎo)通狀態(tài)的端子之間的距離變長到不會(huì)發(fā)生再火花放電后，使電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入第二導(dǎo)通狀態(tài)。因此，在恢復(fù)電容器中的電荷通過第三電流通路返回到儲(chǔ)能電容器中。由于第三二極管連接在第三電流通路中，返回到儲(chǔ)能電容器的電荷將不會(huì)再回到恢復(fù)電容器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種靜電濾塵器電路，它包括一個(gè)輸入端對其提供DC電壓；一個(gè)輸出端，用于和過濾電容器相連接；一個(gè)儲(chǔ)能電容器，它的一個(gè)電極上施加地電位及第一電極連接到輸入端；一個(gè)恢復(fù)電容器，它的一個(gè)電極與地電位相連接；第一電流通路，包括開關(guān)裝置及第一電感器和第一二極管的串聯(lián)電路，用于使儲(chǔ)能電容器的非接地電極與輸出端相連接；第二電流通路，包括第二電感器及第二二極管的串聯(lián)電路，用于使輸出端與恢復(fù)電容器的非接地電極相連接，第二二極管在輸出端側(cè)的電極極性與第一二極管在輸出端側(cè)的電極極性相反；及一個(gè)電阻，它與第二二極管并聯(lián)連接。
儲(chǔ)能電容器從輸入端充電。當(dāng)開關(guān)裝置閉合時(shí)，儲(chǔ)能電容器中的電荷沿第一電流路徑進(jìn)入與輸出端相連接的過濾電容器。轉(zhuǎn)移到過濾電容器中的電荷將不能返回儲(chǔ)能電容器但經(jīng)過第二電流通路由恢復(fù)電容器回收。由恢復(fù)電容器恢復(fù)的電荷逐漸地經(jīng)電阻泄漏到過濾電容器中。該漏電流使過濾電容器充電并逐漸地使過濾電容器上電壓絕對值升高。另一方面，在過濾電容器中引起電暈放電，因此過濾電容器上的電壓具有平衡漏電流及電暈放電電流的值。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種靜電濾塵器，它包括一個(gè)DC電源，它根據(jù)接收的開-關(guān)控制信號在電壓輸出狀態(tài)及電壓輸出禁止?fàn)顟B(tài)之間轉(zhuǎn)換；一個(gè)過濾電容器，它的一個(gè)多電極系統(tǒng)與地電位連接，所述過濾電容器具有多個(gè)放電電極系統(tǒng)及多個(gè)收集電極系統(tǒng)；一個(gè)儲(chǔ)能電容器，它的一個(gè)電極上施加地電位及另一電極上施加DC電源輸出電壓；一個(gè)恢復(fù)電容器，它的一個(gè)電極與地電位相連接；電流通路開關(guān)裝置，具有一個(gè)公共端及第一和第二開關(guān)端，該公共端與儲(chǔ)能電容器的非接地電極相連接，及電流通路開關(guān)裝置具有公共端與第一開關(guān)端相連接的第一導(dǎo)通狀態(tài)，公共端與第二開關(guān)端相連接的第二導(dǎo)通狀態(tài)，及公共端既不與第一又不與第二開關(guān)端相連接的中間狀態(tài)；第一電流通路，包括第一電感器及第一二極管的串聯(lián)電路，用于使第一開關(guān)端與過濾電容器的非接地電極相連接；第二電流通路，包括第二電感器及第二二極管的串聯(lián)電路，用于使過濾電容器的非接地電極與恢復(fù)電容器的非接地電極相連接，第二二極管在過濾電容器側(cè)的電極的極性與第一二極管在過濾電容器側(cè)的電極的極性相反；第三電流通路，包括第三電感器及第三二極管的串聯(lián)電路，用于使恢復(fù)電容器的非接地電極與第二開關(guān)端相連接，第三二極管在恢復(fù)電容器側(cè)的電極的極性與第二二極管在恢復(fù)電容器側(cè)的電極的極性相反；及控制裝置，用于在DC電源進(jìn)入電壓輸出禁止?fàn)顟B(tài)后使電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入第一導(dǎo)通狀態(tài)，及在經(jīng)過由過濾電容器、儲(chǔ)能電容器及第一電流通路從電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入第一導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間起形成的LC諧振電路的諧振頻率的半周期后使電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入中間狀態(tài)，僅在經(jīng)過由過濾電容器、恢復(fù)電容器及第二電流通路從電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入中間狀態(tài)的時(shí)間起形成的LC諧振頻率的半周期后使電流通路開關(guān)裝置在再經(jīng)過一定時(shí)間后進(jìn)入第二導(dǎo)通狀態(tài)，及然后此DC電源進(jìn)入電壓輸出狀態(tài)。
在過濾電容器中聚集的電荷不會(huì)移回到DC電源側(cè)，但是可暫時(shí)地被恢復(fù)電容器回收。因此，在過濾電容器上施加了單脈沖電壓后，提供脈沖電壓的電路易于被開斷。因此可以對過濾電容器施加接近理想波形的電壓波形。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電濾塵器的電路，它包括外圍電路及過濾電容器，及圖1B是表示圖1A中電路的電壓隨時(shí)間變化的波形；圖2是表示第一實(shí)施例的靜電濾塵器電路的開關(guān)另一例的示圖；圖3A表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的靜電濾塵器的電路，它包括外圍電路及過濾電容器，及圖3B是表示圖3A中電路的電壓隨時(shí)間變化的波形；圖4A及4B是表示根據(jù)第一及第二實(shí)施例的變型的靜電濾塵器的電路的一部分；圖5A表示靜電濾塵器的傳統(tǒng)電路，它包括外圍電路及過濾電容器，圖5B是表示圖5A中所示電路的電壓隨時(shí)間變化的波形，及圖5C是表示用于傳統(tǒng)靜電濾塵器的旋轉(zhuǎn)火花隙的另一例的示圖；圖6是靜電濾塵器的傳統(tǒng)電路，它包括外圍電路及過濾電容器。
圖1A表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的靜電濾塵器的電路，它包括其主電路及一個(gè)過濾電容器。DC電源由變壓器及連接于變壓器次邊繞組的二極管橋構(gòu)成。變壓器的原邊繞組經(jīng)由晶閘管S1與AC電源相連接。晶閘管S1受到一個(gè)定時(shí)控制器CNT的控制。DC電源的正輸出端接地，其負(fù)輸出端經(jīng)過一電感器Li與一個(gè)靜電濾塵器電路PG的電源輸入端Tin相連接。
該靜電濾塵器的過濾電容器EP由多個(gè)收集板電極系統(tǒng)及多個(gè)距收集電極預(yù)定距離隔開地布置的放電棒系統(tǒng)構(gòu)成。氣體如待濾塵的空氣流過每個(gè)收集電極及放電電極之間。收集電極接地及放電電極連接到靜電濾塵器電路PG的電源輸出端TOUT。該過濾電容器EP具有的靜電電容量為CEP。
靜電濾塵器電路PG的組成為一個(gè)儲(chǔ)能電容器CS，其一端接地；一個(gè)恢復(fù)電容器CR；及連接在這些電容器之間或這些電容器與輸出端TOUT之間的電流通路。
儲(chǔ)能電容器CS連接在輸入端Tin及地之間，并由供給到輸入端Tin的DC電壓充電。儲(chǔ)能電容CS非接地的另一端連接到一個(gè)開關(guān)SW的公共端T0。開關(guān)SW具有可連接到公共端T0的兩個(gè)開關(guān)端T1及T2，該開關(guān)由定時(shí)控制器CNT控制。
開關(guān)SW的第一開關(guān)端T1通過電感器L1及二極管D1的串聯(lián)電路連接到輸出端TOUT。二極管D1的正向這樣設(shè)置，即讓電流從輸出端TOUT流到開關(guān)SW。
輸出端TOUT經(jīng)由電感器L2及二極管D2的串聯(lián)電路連接到恢復(fù)電容器CR的非接地電極。二極管D2的正向這樣設(shè)置，即讓電流從恢復(fù)電容器CR流到輸出端TOUT。
恢復(fù)電容器CR的非接地電極經(jīng)由電感器L3及二極管D3的串聯(lián)電路與開關(guān)SW的第二開關(guān)端T2相連接。二極管D3的正向這樣設(shè)置，即讓電流從第二開關(guān)端T2流到恢復(fù)電容器CR。
儲(chǔ)能電容器CS的非接地電極經(jīng)由一個(gè)電阻R連接地輸出端TOUT。該電阻R的阻值為幾十MΩ。在正常工作狀態(tài)，電流幾乎不流過該電阻R。電感器L1及開關(guān)SW之間的連接點(diǎn)通過二極管D4接地。在正常工作狀態(tài)，電流不流過二極管D4，因?yàn)殡姼衅鱈1及開關(guān)SW之間的連接點(diǎn)為負(fù)電壓。
當(dāng)開關(guān)SW轉(zhuǎn)換到第一開關(guān)端T1側(cè)時(shí)，就構(gòu)成了一個(gè)LC諧振電路I1，它是由儲(chǔ)能電容器CS，電感器L1及過濾電容器EP構(gòu)成的。當(dāng)開關(guān)SW轉(zhuǎn)換到第二開關(guān)端T2側(cè)時(shí)，就構(gòu)成了一個(gè)LC諧振電路I3，它是由儲(chǔ)能電容器CS，電感器L3及恢復(fù)電容器CR構(gòu)成的。由過濾電容器EP，電感器L2及恢復(fù)電容器CR構(gòu)成LC諧振電路I2。
儲(chǔ)能電容器CS，恢復(fù)電容器CR及過濾電容器EP通常具有相同電容量。電感器L1的電感量這樣選擇，即例如，使LC諧振電路I1的諧振頻率的半周期T1約為10μs。也就是說，該電感量選擇得滿足下列等式T1＝π/(L1CSCEP/(CS+CEP))1/2≌10μs電感器L2的電感量這樣選擇，即例如，使LC諧振電路I2的諧振頻率的半周期T2約為100μs。也就是，該電感選擇得滿足下列等式T2＝π/(L2CEPCR/(CEP+CR))1/2≌100μsL2的電感量約為L1電感量的100倍。
以下將參照圖1B來描述圖1A中所示電路的工作。
圖1B是表示圖1A中所示靜電濾塵器電路EG的儲(chǔ)能電容器，恢復(fù)電容器及過濾電容器的非接地端隨時(shí)間變化的電壓波形。橫座標(biāo)表示時(shí)間，及縱座標(biāo)代表負(fù)電壓。曲線VS、VEP及VR分別表示儲(chǔ)能、過濾及恢復(fù)電容器CS、EP及CR的電極之間的電壓。
在時(shí)間t1前，開關(guān)SW是非導(dǎo)電的。儲(chǔ)能電容器CS被充電到DC電源的輸出電壓開以電壓VS作為其初始值VS0。該電壓的絕對值大于過濾電容器EP的電暈放電起始電壓。負(fù)電荷被存儲(chǔ)在濾塵電容器EP中直到時(shí)間t1為止。因?yàn)樨?fù)電荷通過電暈放電被失去，電壓VEP近似等于電暈放電起始電壓并在穩(wěn)態(tài)時(shí)具有初始值VEP0。
當(dāng)VR變?yōu)榇笥?絕對值小于)電壓VEP時(shí)，二極管D2導(dǎo)通，使得電流從恢復(fù)電容器CR流到過濾電容EP。因此，電壓VR變?yōu)樯晕⒌陀?絕對值大于)電壓VEP并有初始值VR0。
定時(shí)控制器CNT在時(shí)間t1緊前面使晶閘管S1不導(dǎo)電。
在時(shí)間t1上，定時(shí)控制器CNT將開關(guān)SW轉(zhuǎn)移到第一開關(guān)端T1側(cè)。因此建立了LC諧振電路I1，通過二極管D1流過正向電流，即存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電容器CS中的電荷轉(zhuǎn)移到過濾電容器EP中。因而，電壓VS的絕對值下降，而電壓VEP的絕對值上升。因?yàn)閮?chǔ)能電容器CS的電容量及過濾電容器EP的電容量CEP大致相同，電壓VEP絕對值的增加量大致與電壓VS絕對值的下降量相同。
假定設(shè)有電阻上的能量損耗，在經(jīng)過LC諧振電路I1的諧振頻率的半周期T1后的時(shí)間t2上，電壓VS的絕對值下降到電壓VEP的初始值VEP0，及電壓VEP的絕對值增加到電壓VS的初始值VS0。在時(shí)間t2上雖然電流趨向在相反方向上流通，但由于二極管D1將不會(huì)流過反向電流。
當(dāng)電壓VEP的絕對值變?yōu)榇笥陔妷篤R的絕對值時(shí)，二極管D2變?yōu)閷?dǎo)通，因此儲(chǔ)存在過濾電容器EP中的部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到恢復(fù)電容器CR中。但是，因?yàn)長C諧振電路I2的諧振頻率的半周期T2約為LC諧振電路I1諧振頻率的半周期T1的十倍長，由LC諧振電路I2激勵(lì)的諧振電流的上升時(shí)間比時(shí)間T1長得多。因而，在從t1到t2的時(shí)間期在LC諧振電路I2中流過的電流所引起的電壓VEP的變化是很小或可以忽略的。
在時(shí)間t2后，電流不在LC諧振電路I1中流通而僅在LC諧振電路I2中流通。也就是，存儲(chǔ)在過濾電容器EP中的負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到恢復(fù)電容器CR中。因此，電壓VEP的絕對值下降，及電壓VR的絕對值上升。因?yàn)檫^濾電容器EP及恢復(fù)電容器CR的電容量大致相同，電壓VEP絕對值的減少量大致于電壓VR絕對值的上升量相同。
假定沒有電阻上的能量損耗，電壓VEP絕對值下降到電壓VR起始值VR0，及電壓VR的絕對值上升到電壓VS的起始值VS0在經(jīng)過半周期T2后的時(shí)間t3上，在二極管D2上產(chǎn)生反偏壓，因而電流不流通。在此時(shí)，電壓VEP的絕對值降到接近其初始值VEP0的值VR0，因此電壓VEP的脈沖波形的尾沿變?yōu)殇J利及基本電壓總地變?yōu)槠教埂?br> 在時(shí)間t2以后，定時(shí)控制器CNT將開關(guān)SW調(diào)節(jié)到中間位置上。因?yàn)樵诖藭r(shí)電流不能流過反偏二極管D1，開關(guān)SW能易于關(guān)斷。
因?yàn)樵跁r(shí)間t1后晶閘管S1不導(dǎo)通，在時(shí)間t2后電壓VS不變化并接近其初始值VEP0。因?yàn)樵跁r(shí)間t3后二極管D1及D2不導(dǎo)通，電壓VEP及VR兩者大致為恒定。
在時(shí)間t4上，定時(shí)控制器CNT使開關(guān)SW轉(zhuǎn)換到第二開關(guān)端T2側(cè)。因此建立了LC諧振電路I3并有正向電流流過二極管D3。也就是，存儲(chǔ)在恢復(fù)電容器CR中的電荷轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)能電容器CS。因而，電壓VR的絕對值下降及電壓VS的絕對值上升。
因?yàn)閮?chǔ)能電容器CS及恢復(fù)電容器CR的電容量大致相同，及在時(shí)間t2后電壓VS保持接近初始值VEP0，電壓VR的絕對值下降到接近初始值VEP0，這時(shí)假定無電阻上的損耗。該值是下個(gè)脈沖的初始值VR0。電壓VS的絕對值下降到接近初始值VS0。
電壓VEP的絕對值總地與上述電壓變化相重合地下降。因?yàn)樵跁r(shí)間t1后過濾電容器EP的電極之間電暈放電。因而，在時(shí)間t4+T3后經(jīng)過足夠時(shí)間后，電壓VEP變?yōu)榇笾潞碗姇灧烹娖鹗茧妷合嗤?br> 在時(shí)間t4+T3后，定時(shí)控制器CNT使晶閘管S1導(dǎo)通。如果電壓VS小于初始值VS0，儲(chǔ)能電容器CS被DC電源充電，及電壓VS恢復(fù)到初始值VS0。以此方式，電壓VS，VEP及VR返回到時(shí)間t1時(shí)的初始狀態(tài)。
圖1A中所示的二極管D4防止儲(chǔ)能電容器CS由于當(dāng)過濾電容器EP中產(chǎn)生火花時(shí)的異常振蕩以反極性充電。電阻R工作使電壓VEP在過濾電容器EP中產(chǎn)生火花后若干秒內(nèi)恢復(fù)基本電壓。
在圖1B中所示電壓VEP在從時(shí)間t1到時(shí)間t3的時(shí)間期間具有負(fù)脈沖電壓的波形，并疊加了一個(gè)近似等于電暈放電起始電壓的DC基本電壓。在該第一實(shí)施例中，因此可間歇地產(chǎn)生對于脈沖激勵(lì)靜電濾塵器大致理想的單脈沖電壓。
圖2表示用于取代圖1A中所示開關(guān)SW的一個(gè)旋轉(zhuǎn)火花隙的結(jié)構(gòu)。
該旋轉(zhuǎn)火花隙RSG1具有設(shè)置在一個(gè)虛設(shè)矩形各頂點(diǎn)上的四個(gè)靜電極ST1至ST4及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電極RT1和RT2。靜電極ST1及ST2共同連接到圖1A所示的端子T0上，而靜電極ST3和ST4分別連接到圖1A中所示的端子T1及T2。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電極RT2及RT2通過桿件2互相連接并形成電短接，桿件21的中心被旋轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)軸20上。轉(zhuǎn)軸20設(shè)置在具有各頂點(diǎn)為4個(gè)靜電極ST1至ST4的矩形之中心。
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電極RT1及RT2繞轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)并接近靜電極時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)電極和靜電極之間的間隙中產(chǎn)生火花并使這些電極變?yōu)閷?dǎo)電。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電極RT1和RT2分別接近靜電極ST1和ST3時(shí)，在端子T0和T1之間形成短路。這相當(dāng)于圖1A中開關(guān)SW轉(zhuǎn)移到第一開關(guān)端T1側(cè)的情況。
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電極RT1和RT2再以順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)并達(dá)到接近靜電極ST4和ST2時(shí)，在端子T0和T2之間形成短路。這相當(dāng)于圖1A中開關(guān)SW轉(zhuǎn)換到第二開關(guān)端T2側(cè)。
一個(gè)扇形擋光板22相對轉(zhuǎn)軸20旋轉(zhuǎn)對稱地安裝在桿件21上。一個(gè)光源及轉(zhuǎn)動(dòng)電極位置檢測單元23靠近轉(zhuǎn)軸20地布置。從光源射出的光被位置檢測單元23接收，后者再產(chǎn)生一個(gè)光檢測信號。擋光板與轉(zhuǎn)動(dòng)電極RT1及RT2以及桿件21一起轉(zhuǎn)動(dòng)，以便擋住轉(zhuǎn)動(dòng)電極位置檢測單元23的光路。
擋光板22這樣地設(shè)置，以使得在圖1B所示的時(shí)間t1以前擋住轉(zhuǎn)動(dòng)電極位置檢測單元23的光路，及在時(shí)間t4+T3后釋放擋光。尤其是，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電極RT1及RT2達(dá)到接近靜電極ST1和ST3時(shí)在電極之間產(chǎn)生火花前，擋光板22擋住轉(zhuǎn)動(dòng)電極位置檢測單元23的光路，并當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電極RT1及RT2達(dá)到接近靜電極ST4和ST2時(shí)在電極之間產(chǎn)生火花后，擋光板釋放擋光。
旋轉(zhuǎn)電極位置檢測單元23的輸出信號提供給圖1A中所示的定時(shí)控制器CNT。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電極位置檢測單元23的光路被擋期間定時(shí)控制器CNT使晶閘管S1不導(dǎo)通。
圖3A表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的靜電濾塵器的電路，它包括其外圍電路及過濾電容器，圖3B是表示圖3A中儲(chǔ)觸、恢復(fù)及過濾電容器電壓隨時(shí)間變化的波形。
圖3A中所示的靜電濾塵器電路PG是由圖1A中所示電路PG移去LC諧振電路I3并在二極管D2上加上并聯(lián)電阻R2構(gòu)成的。因?yàn)椴皇褂肔C諧振電路I3，使用了具有兩個(gè)靜電極的旋轉(zhuǎn)火花隙RSG2取代圖1A中所示的開關(guān)SW。除了少掉靜電極ST2和ST4外，該旋轉(zhuǎn)火花隙RSG2等同于RSG1。另外的結(jié)構(gòu)與圖1A中所示靜電濾塵器電路的結(jié)構(gòu)相同。
當(dāng)從電壓VEP的絕對值在緊跟著時(shí)間t1后變成大于電壓VR的絕對值的時(shí)間到t3的期間，圖3A中所示的二極管D2導(dǎo)通。因此，不管有/無電阻R2，在從圖1B中所示的時(shí)間t1到時(shí)間t3的期間中電壓VS、VEP及VR均以相同的方式變化。
在時(shí)間t3后，由于在二極管D2上產(chǎn)生了反偏壓，恢復(fù)電容器CR中的負(fù)電荷逐漸通過R2泄漏到過濾電容器EP。由于電暈放電使轉(zhuǎn)移到過濾電容器EP的負(fù)電荷減少。因而，電壓VR的絕對值逐漸下降。也就是，在圖3B中所示的從時(shí)間t1到時(shí)間t3期間電壓VEP形成單個(gè)脈沖波形，此后電壓VR的絕對值及VEP的基本電壓逐漸下降，以便提供下個(gè)脈沖的起始值VR0及VEP0。
對于圖3A中所示的靜電濾塵器電路PG，雖然疊加了電暈放電初始電壓的單個(gè)脈沖不能獲得作為施加給過濾電極電壓的理想波形，但是可使用較少數(shù)目的部件防止旋轉(zhuǎn)火花隙的再次火花放電。
在上述實(shí)施例中，儲(chǔ)能電容器CS，過濾電容器EP及恢復(fù)電容器CR大致作成相同，以便在它們之間轉(zhuǎn)移電荷時(shí)在每個(gè)電容器中獲得近似相等的電壓變化。儲(chǔ)能電容器CS的電容量可設(shè)置的每個(gè)過濾電容器EP及恢復(fù)電容器CR的電容量的0.9至1.1倍。
儲(chǔ)能電容器CS，過濾電容器EP及恢復(fù)電容器CR的電容量可依此順序調(diào)小，使儲(chǔ)能電容器CS的電容量設(shè)為最大。如果這些電容器的電容量這樣地設(shè)置，每個(gè)電容器上的電壓表減可被補(bǔ)償，因?yàn)榇鎯?chǔ)在儲(chǔ)能電容器CS中的電荷被順序地轉(zhuǎn)移到過濾電容器EP及恢復(fù)電容器CR中。但是，如果在圖1B中所示的時(shí)間t3時(shí)滿足|VS|＞|VEP|，負(fù)電荷可從存儲(chǔ)電容器CS中轉(zhuǎn)移到過濾電容器EP中。因此最好設(shè)置成使每個(gè)電容量在時(shí)間t3滿足|VS|＜|VEP|。
圖4A是表示根據(jù)第一及第二實(shí)施例的變型的靜電濾塵器電路的一部分。其中電阻R3與二極管D4相串聯(lián)，而另外的結(jié)構(gòu)與圖1A或3A中的結(jié)構(gòu)相同。當(dāng)在過濾電容器EP中產(chǎn)生火花時(shí)，在存儲(chǔ)電容器CS中的電荷通過開關(guān)SW(在第一實(shí)施例中)或旋轉(zhuǎn)火花隙RSG2(在第二實(shí)施例中)，電感器L1，二極管D1及過濾電容器EP放電。該放電電路具有電容器及電感器，因此放電電流振蕩。因而存儲(chǔ)電容CS可能反極性地被充電。二極管D4構(gòu)成一個(gè)旁路電路，它阻止儲(chǔ)能電容器CS以反極性被充電。
與二極管D4串聯(lián)的電阻R3抑制流過二極管D4的電流上升。因?yàn)殡娮鑂S抑制了流過二極管D4的電流的上升，可減少二極管D4的發(fā)熱量。電阻R3的值例如約為10至100Ω。
在圖4A中，二極管D4及電阻R3的串聯(lián)電路連接在電感器L1及開關(guān)SW或旋轉(zhuǎn)火花隙RSG2之間。該串聯(lián)電路也可連接在任何位置上，只要與電感器L1相比它更接近于儲(chǔ)能電容器RS。例如，如圖4B中所示，二極管D4及電阻R3的串聯(lián)電路可連接在儲(chǔ)能電容器CS的非接地電極及地電位之間。
在第一及第二實(shí)施例中，圖1B中所示的半周期T1及T2被分別設(shè)為約10μs及100μs。這些半周期也可設(shè)成另外的時(shí)間長度。但是為了獲得足夠高的脈沖電壓VEP，最好將半周期T2設(shè)成比半周期T1足夠地長，例如，設(shè)成半周期T1的十倍或更長。例如，如果儲(chǔ)能電容器CS的電容量設(shè)成約是過濾電容器EP及恢復(fù)電容器CR的電容量的0.9至1.1倍，電感器L2的感應(yīng)系數(shù)最好設(shè)為電感器L1的感應(yīng)系數(shù)的100倍或更大。
如果半周期短于0.5μs或更小及半周期T2短于5μs或更小，則在過濾電容器上易于產(chǎn)生長電子流電暈，并易于在被過濾氣體中產(chǎn)生化學(xué)上活性的氧(O)基，羥(OH)基及類似物，這些基使氣體中的SO2氧化以形成H2SO4。NH3被導(dǎo)入到被過濾氣體中以中和H2SO4并作為(HH4)SO4還原SO2。如上所述，如果使用了相對短的脈沖，該靜電濾塵器可用作為脫硫器。對于脫硫器，最好將半周期T1設(shè)為0.5μs或更短，及半周期T2設(shè)為5μs或更短。為了有效地產(chǎn)生長電子流電暈，更可取的是，半周期T1短到0.1μs或更小及半周期T2短到1μs或更小。
H2SO4起到降低被過濾灰塵的電阻的作用。因而可以抑制在過濾電容器收集電極上高電阻率灰塵層引起的反電離現(xiàn)象。
對本發(fā)明結(jié)合了優(yōu)選實(shí)施例作出了描述。但本發(fā)明并不單是限制在以上實(shí)施例上。對于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員，顯然可在不偏離附設(shè)權(quán)利要求的范圍的情況下作出各種變型、改進(jìn)及組合等。
權(quán)利要求
1.一種靜電濾塵器電路，它包括一個(gè)輸入端，對其供給DC電壓；一個(gè)輸出端，用于和具有多個(gè)放電電極系統(tǒng)及多個(gè)收集電極系統(tǒng)的過濾電容器相連接；一個(gè)儲(chǔ)能電容器，它的一個(gè)電極與地電位相連接及另一電極與所述輸入端相連接；一個(gè)恢復(fù)電容器，它的一個(gè)電極與地電位相連接；電流通路開關(guān)裝置，它具有一個(gè)公共端及第一和第二開關(guān)端，該公共端與所述儲(chǔ)能電容器的非接地電極相連接，及所述電流通路開關(guān)裝置具有公共端與第一開關(guān)端相連接的第一導(dǎo)通狀態(tài)，公共端與第二開關(guān)端相連接的第二導(dǎo)通狀態(tài)，及公共端既不與第一又不與第二開關(guān)端相連接的中間狀態(tài)；第一電流通路，它包括第一電感器及第一二極管的串聯(lián)電路，用于使第一開關(guān)端與所述輸出端相連接；第二電路通路，它包括第二電感器及第二二極管的串聯(lián)電路，用于使所述輸出端與所述恢復(fù)電容器的非接地電極相連接，所述第二二極管在所述輸出端側(cè)的電極的極性與第一二極管在所述輸出端側(cè)的電極的極性相反；及第三電流通路，它包括第三電感器及第三二極管的串聯(lián)電路，用于使所述恢復(fù)電容器的非接地電極與第二開關(guān)端相連接，所述第三二極管在所述恢復(fù)電容器側(cè)的電極的極性與第二二極管在所述恢復(fù)電容器側(cè)的電極的極性相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電濾塵器電路，其特征在于第二電感器的感應(yīng)系數(shù)是第一電感器的感應(yīng)系數(shù)的100倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電濾塵器電路，其特征在于中所述電流通路開關(guān)裝置是一種旋轉(zhuǎn)火花隙，其包括第一及第二靜電極，它們分別與第一及第二端相連接；第三及第四靜電極，它們與公共端相連接；及一個(gè)旋轉(zhuǎn)電極，用于在一個(gè)旋轉(zhuǎn)位置上連接到第一及第三靜電極之間，及在另一旋轉(zhuǎn)位置上連接到第二及第四靜電極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電濾塵器電路，其特征在于還包括第四電流通路，它連接在地電位及所述第一電流通路與第一開關(guān)端或與所述儲(chǔ)能電容器的非接地電極之間的連接點(diǎn)之間，所述第四電流通路包括第四二極管及一個(gè)電阻的串聯(lián)電路，及第四二極管連接的極性在所述儲(chǔ)能電容器的非接地電極上的電位變成與所述輸入端上輸入的DC電壓的電位的極性相反時(shí)，允許電流通過它。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電濾塵電路，其特征在于還包括一個(gè)高電阻值的電阻，用于使所述輸入端通過它與所述輸出端相連接。
6.一個(gè)靜電濾塵器電路，它包括一個(gè)輸入端，對其供給DC電壓；一個(gè)輸出端，用于和過濾電容器相連接；一個(gè)儲(chǔ)能電容器，它的一個(gè)電極上施加地電位及另一電極連接到所述輸入端；一個(gè)恢復(fù)電容器，它的一個(gè)電極與地電位相連接；第一電流通路，它包括開關(guān)裝置及第一電感器和第一二極管的串聯(lián)電路，用于使所述儲(chǔ)能電容器的非接地電極與所述輸出端相連接；第二電流通路，它包括第二電感器及第二二極管的串聯(lián)電路，用于使所述輸出端與所述恢復(fù)電容器的非接地電極相連接，所述第二二極管在所述輸出端側(cè)的電極極性與第一二極管在所述輸出端側(cè)的電極極性相反；及一個(gè)電阻，它與第二二極管并聯(lián)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電濾塵器電路，其特征在于第二電感器的感應(yīng)系數(shù)是第一電感器的感應(yīng)系數(shù)的100倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電濾塵器電路，其特征在于所述開關(guān)裝置是一種旋轉(zhuǎn)火花隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電濾塵器電路，其特征在于還包括第三電流通路，它的一端在比相對第一電感器更接近所述儲(chǔ)能電容器的位置上與所述第一電流通路相連接，而另一端與地電位相連接，所述第三電流通路包括第三二極管與一電阻的串聯(lián)電路，及第三二極管連接的極性在所述儲(chǔ)能電容器的非接地電極上的電位變成與所述輸入端上輸入的DC電壓的電位極性相反時(shí)，允許電流通過它。
10.一種靜電濾塵器，它包括一個(gè)DC電源，它根據(jù)接收的開-關(guān)控制信號在電壓輸出狀態(tài)及電壓輸出禁止?fàn)顟B(tài)之間轉(zhuǎn)換；一個(gè)過濾電容器，它的一個(gè)多電極系統(tǒng)與地電位連接，所述過濾電容器具有多個(gè)放電電極系統(tǒng)及多個(gè)收集電極系統(tǒng)；一個(gè)儲(chǔ)能電容器，它的一個(gè)電極上施加地電位及另一電極上施加所述DC電源的輸出電壓；一個(gè)恢復(fù)電容器，它的一個(gè)電極與地電位相連接；電流通路開關(guān)裝置，它具有一個(gè)公共端及第一和第二開關(guān)端，該公共端與所述儲(chǔ)能電容器的非接地電極相連接，及所述電流通路開關(guān)裝置具有公共端與第一開關(guān)端相連接的第一導(dǎo)通狀態(tài)，公共端與第二開關(guān)端相連接的第二導(dǎo)通狀態(tài)，及公共端既不與第一又不與第二開關(guān)端相連接的中間狀態(tài)；第一電流通路，它包括第一電感器及第一二極管的串聯(lián)電路，用于使第一開關(guān)端與過濾電容器的非接地電極相連接；第二電流通路，它包括第二電感器及第二二極管的串聯(lián)電路，用于使過濾電容器的非接地電極與所述恢復(fù)電容器的非接地電極相連接，所述第二二極管在所述過濾電容器側(cè)的電極的極性與第一二極管在所述過濾電容器側(cè)的電極的極性相反；第三電流通路，它包括第三電感器及第三二極管的串聯(lián)電路，用于使所述恢復(fù)電容器的非接地電極與第二開關(guān)端相連接，所述第三二極管在所述恢復(fù)電容器側(cè)的電極的極性與第二二極管在所述恢復(fù)電容器側(cè)的電極的極性相反；及控制裝置，用于在所述DC電壓進(jìn)入電壓輸出禁止?fàn)顟B(tài)后使所述電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入第一導(dǎo)通狀態(tài)，及在經(jīng)過由所述過濾電容器，所述儲(chǔ)能電容器及所述第一電流通路從電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入第一導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間起形成的LC諧振電路的諧振頻率的半周期后使所述電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入中間狀態(tài)，及在經(jīng)過由所述過濾電容器，所述恢復(fù)電容器及所述第二電流通路從所述電流通路開關(guān)裝置進(jìn)入中間狀態(tài)的時(shí)間起形成的LC諧振頻率的半周期后使所述電流通路開關(guān)裝置在再經(jīng)過一定時(shí)間后進(jìn)入第二導(dǎo)通狀態(tài)，及然后此所述DC電源進(jìn)入電壓輸出狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電濾塵器，其特征在于所述電流通路開關(guān)裝置是一種旋轉(zhuǎn)火花隙，其包括第一及第二靜電極，它們分別與第一及第二開關(guān)端相連接；第三及第四靜電極，它們與公共端相連接；及一個(gè)旋轉(zhuǎn)電極，用于當(dāng)從一個(gè)參考位置開始的轉(zhuǎn)動(dòng)角在一個(gè)范圍中時(shí)使第一及第三靜電極相連接，而當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角在另一范圍中時(shí)使第二及第四靜電極相連接；以及該所述靜電濾塵器還包括旋轉(zhuǎn)電極位置檢測裝置，用于檢測從參考位置開始的所述旋轉(zhuǎn)電極的轉(zhuǎn)動(dòng)角并將檢測信號提供給所述控制裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的靜電濾塵器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)電極檢測裝置包括一個(gè)光源；一個(gè)光傳感器，用于接收由所述光源發(fā)射的光并將光檢測信號提供給所述控制裝置；及一個(gè)擋光板，它安裝在所述旋轉(zhuǎn)電極上并與所述旋轉(zhuǎn)電極一起轉(zhuǎn)動(dòng)，以便當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)電極在一個(gè)范圍中時(shí)擋住從所述光源射出的光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的靜電濾塵器，其特征在于所述擋光板是旋轉(zhuǎn)對稱的扇形形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電濾塵器，其特征在于所述儲(chǔ)能電容器的電容量是所述過濾電容器的電容量的0.9至1.1倍，及是所述恢復(fù)電容器的電容量的0.9至1.1倍。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的靜電濾塵器，其特征在于第二電感器的感應(yīng)系數(shù)是第一電感器的感應(yīng)系數(shù)的100倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電濾塵器，其特征在于所述過濾電容器的電容量小于所述儲(chǔ)能電容器的電容量，及所述恢復(fù)電容器的電容量小于過濾電容器的電容量。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電濾塵器，其特征在于由所述第一電流通路，所述儲(chǔ)能電容器及所述過濾電容器構(gòu)成的諧振電路的諧振頻率的半周期為0.5μs或更短，及由所述第二電流通路，所述儲(chǔ)能電容器及所述過濾電容器構(gòu)成的諧振電路的諧振頻率的半周期為5μs或更短。
全文摘要
靜電濾塵器電路具有供有DC電壓的輸入端，與過濾電容器相連的輸出端，接在地電位及輸入端之間的儲(chǔ)能電容器，及一電極接地電位的恢復(fù)電容器。還包括電流通路開關(guān)單元，它有公共端及與公共端相連的第一和第二開關(guān)端，公共端與儲(chǔ)能電容器非接地電極相連。還包括電感器及二極管的串聯(lián)電路的第一、第二和第三電流通路，分別使第一開關(guān)端與輸出端相連，使輸出端與恢復(fù)電容器非接地電極相連，使恢復(fù)電容非接地電極與第二開關(guān)端相連。
文檔編號H03K3/537GK1167656SQ97104708
公開日1997年12月17日 申請日期1997年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月29日
發(fā)明者寺井寬 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社