專利名稱：一種等脈寬串聯(lián)諧振式電磁感應水處理裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種電力電子裝置。
背景技術(shù)：
管道經(jīng)污水長時間的侵蝕，會使內(nèi)壁結(jié)垢從而腐蝕內(nèi)壁、甚至滋生微生物，影響水系統(tǒng)的正常運行和人體健康。在電磁諧振水處理的裝置中，輸出頻率可調(diào)的正弦波電源是關鍵技術(shù)，目前頻率可調(diào)的正弦波電源通常采用SPWM調(diào)制技術(shù)，即通過高頻載波調(diào)制，再在輸出端并聯(lián)電容將載波濾除，這種調(diào)制方式存在諧波濾除不徹底、需采用專用集成電路控制較復雜，且諧振回路品質(zhì)因素較低等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決以上問題而提供一種等脈寬串聯(lián)諧振式電磁感應水處理裝置，結(jié)合管道與水的電磁特性采用等脈寬PWM調(diào)制方式獲得調(diào)頻正弦波，技術(shù)簡單、無須濾波、諧波成分少、諧振回路品質(zhì)因素高。本實用新型的技術(shù)方案是這樣得以實現(xiàn)的一種等脈寬串聯(lián)諧振式電磁感應水處理裝置，其特點是它包括工頻交流輸入電路1、進行整流逆變隔離的逆變升壓電路2、升壓后PWM波輸出電路3、將輸出濾成正弦波的LC濾波電路4、控制高頻交流電源產(chǎn)生頻率可調(diào)的交變激勵電流的控制電路6、由控制電路控制驅(qū)動逆變的驅(qū)動電路5、連接正弦波輸出的構(gòu)成串聯(lián)LC諧振電路的電容C和繞在水管上的繞管線圈；所述的逆變升壓電路2包括逆變電路7和串聯(lián)諧振升壓電路8 ;所述的控制電路6包括用來檢測水管中電壓和電流信號的電流和電壓檢測電路9、進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的電流和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路10、接收電流和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路10信號的頻率PID跟蹤電路11、接收反饋信號并對脈沖電源進行控制的單片機ATmegel6核心處理器12、用來實 時顯示狀態(tài)的液晶顯示模塊13、通過鍵盤控制手動或自動的鍵盤控制模塊14。本實用新型提供了一種等脈寬串聯(lián)諧振式電磁感應水處理技術(shù)，應用嵌入式自動控制與串聯(lián)諧振式電磁技術(shù)相結(jié)合，適用于石油、電力、冶金及商業(yè)等領域的線圈纏繞式電子感應水處理器。集防垢、除垢、防腐、殺菌及水質(zhì)凈化等多功能與一體。通過采用數(shù)字變頻諧振技術(shù)在水中自動產(chǎn)生最佳諧振頻率、從而使電磁場強度最大的諧振電磁場，以此實現(xiàn)根據(jù)不同水質(zhì)的特定頻率跟蹤并鎖定，同時能根據(jù)流速、介質(zhì)等特性的變化對輸出電流進行自動補償。安裝方便，僅須將線圈纏繞在管道外壁即可，無需割開管道或在設備上打孔，無需定期擦洗電極，除垢效果好；電路簡單并且效率高。

圖1是本實用新型的工作原理圖。圖中I——工頻交流輸入電路 2——逆變升壓電路3——升壓后PWM波輸出電路 4——LC濾波電路 5——驅(qū)動電路 6——控制電路7——逆變電路 8——串聯(lián)諧振升壓電路 9—電流和電壓檢測電路 10—電流和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路11——頻率PID跟蹤電路 12——單片機ATmegel6核心處理器 13——液晶顯示模塊14——鍵盤控制模塊 15——水管 C——電容 LI——繞管線圈 L2——繞管線圈
具體實施方式
由圖1可見，本實用新型包括工頻交流輸入電路1、進行整流逆變隔離的逆變升壓電路2、升壓后PWM波輸出電路3、將輸出濾成正弦波的LC濾波電路4、控制高頻交流電源產(chǎn)生頻率可調(diào)的交變激勵電流的控制電路6、由控制電路控制驅(qū)動逆變的驅(qū)動電路5、連接正弦波輸出的構(gòu)成串聯(lián)LC諧振電路的電容C和繞在水管上的繞管線圈；所述的逆變升壓電路2包括逆變電路7和串聯(lián)諧振升壓電路8 ;所述的控制電路6包括用來檢測水管中電壓和電流信號的電流和電壓檢測電路9、進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的電流和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路10、接收電流和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路10信號的頻率PID跟蹤電路11、接收反饋信號并對脈沖電源進行控制的單片機ATmegel6核心處理器12、用來實時顯示狀態(tài)的液晶顯示模塊13、通過鍵盤控制手動或自動的鍵盤控制模塊14。工作流程是輸入的工頻交流電經(jīng)過整流逆變后為交流PWM波電壓，其基波頻率是交流電源的輸出頻率，PWM波電壓經(jīng)輸出變壓器隔離，再由LC濾波器濾成正弦波。本裝置的控制電路6中的主芯片ATmegel6產(chǎn)生PWM波控制高頻交流電源產(chǎn)生頻率可調(diào)的交變激勵電流，通過串聯(lián)電容輸出，該電流通過線圈(能量交換器)作用于水管之上，水管及管道內(nèi)水質(zhì)構(gòu)成磁介質(zhì)，因此線圈與電容構(gòu)成串聯(lián)LC諧振電路，當交變激勵電流的頻率與LC諧振電路的本征頻率相同時將產(chǎn)生諧振，從而改變硬水中各種離子和分子的運動狀況，達到抗垢的效果。本裝置控制電路6是由單片機ATmegeie為核心處理器，外圍器件和電腦進行通訊，實時傳輸和儲存數(shù)據(jù)，電流和電壓檢測電路9用來檢測水管中電壓、電流信號，通過電流和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路10傳輸給頻率PID跟蹤電路11，再反饋給單片機ATmegel6核心處理器12，單片機通過尋優(yōu)算法找出最優(yōu)的電壓和電路信號方波對脈沖電源進行控制，達到自動跟蹤的目的。針對每一節(jié)水管的水垢不同，分不同的距離進行安裝振蕩線圈，液晶顯示模塊13用來實時顯示裝置的狀態(tài)，通過鍵盤控制模塊14手動或自動幫助用戶采用合適的電壓電流信號，從而達到節(jié)能和除垢的目的。處理器ATmege 16是一個16位的單片機，片內(nèi)集成A/D和D/A，及PWM脈沖發(fā)生器。其基本工作原理是單片機在每工作一段時間后，進行掃頻操作，通過采樣串聯(lián)諧振回路中的電流，以此來判斷出電路的諧振頻率。在工作時間段中，單片機輸出PWM波的頻率(PWM的占空比)即為此時電路的諧振頻率。它將產(chǎn)生PWM波控制脈沖電源模塊，由脈沖電源輸入特定頻率的方波電壓，頻率PID跟蹤電路11通過檢測輸出水管的電流和電壓，反饋給處理器ATmegal6,單片機根據(jù)實時的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換其控制的模式，達到除垢的目的。本實用新型的高頻交流電源采用等脈寬串聯(lián)諧振的方式可以在繞管線圈電感上得到正弦波電流，然而由于被處理水質(zhì)的差異性，其等效的電感也是隨時變化的，因此為了達到較為理想的處理效果，控制電路必須可以自動調(diào)節(jié)等脈寬輸出方波電壓的頻率來適應不同的水質(zhì)。由于高頻開關電器的 參數(shù)限制和倍壓電路的高壓電容容量小等緣故，該脈沖電源很難滿足現(xiàn)實要求，雖然現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)有提出提高輸出功率的方法，但是這個方法有其弊端(設備笨重，控制方式單一，效果不佳等)，針對這個問題，本電源可采用多個單電源模塊(圖1中的串聯(lián)諧振升壓電路8)，如果需要高電壓的情況下，可以將多個串聯(lián)諧振升壓電路進行串聯(lián)，這樣在保證較大電流的情況下，使其得到疊加的高壓。如果需要高電流的情況下，可以將多個串聯(lián)諧振升壓電路進行并聯(lián)，這樣在保證在較大電壓的情況下，使其得到疊加的電流。該電源在實際的應用中，減輕了裝置的重量和大小，方便拆卸，遇不同的工作環(huán)境，選擇不同的工作方式 ，從而滿足現(xiàn)實的要求。
權(quán)利要求1.一種等脈寬串聯(lián)諧振式電磁感應水處理裝置，其特征在于它包括工頻交流輸入電路(I)、進行整流逆變隔離的逆變升壓電路(2)、升壓后PWM波輸出電路(3)、將輸出濾成正弦波的LC濾波電路(4)、控制高頻交流電源產(chǎn)生頻率可調(diào)的交變激勵電流的控制電路(6)、由控制電路控制驅(qū)動逆變的驅(qū)動電路(5)、連接正弦波輸出的構(gòu)成串聯(lián)LC諧振電路的電容(C)和繞在水管上的繞管線圈；所述的逆變升壓電路(2)包括逆變電路(7)和串聯(lián)諧振升壓電路(8);所述的控制電路(6)包括用來檢測水管中電壓和電流信號的電流和電壓檢測電路(9)、進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的電流和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路(10)、接收電流和電壓A/D轉(zhuǎn)換電路信號的頻率PID跟蹤電路(11)、接收反饋信號并對脈沖電源進行控制的單片機ATmegel6核心處理器(12)、用來實時顯示狀態(tài)的液晶顯示模塊(13)、通過鍵盤控制手動或自動的鍵盤控制模塊(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等脈寬串聯(lián)諧振式電磁感應水處理裝置，其特征在于所述的串聯(lián)諧振升壓電路(8 )由多個串聯(lián)諧振升壓電路串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等脈寬串聯(lián)諧振式電磁感應水處理裝置，其特征在于所述的串聯(lián)諧振升壓電路(8)由多個串聯(lián)諧振升壓電路并聯(lián)組成。
專利摘要一種等脈寬串聯(lián)諧振式電磁感應水處理裝置，它包括工頻交流輸入電路、進行整流逆變隔離的逆變升壓電路、升壓后PWM波輸出電路、將輸出濾成正弦波的LC濾波電路、控制高頻交流電源產(chǎn)生頻率可調(diào)的交變激勵電流的控制電路、由控制電路控制驅(qū)動逆變的驅(qū)動電路、連接正弦波輸出的構(gòu)成串聯(lián)LC諧振電路的電容C和繞在水管上的繞管線圈；所述的逆變升壓電路包括逆變電路7和串聯(lián)諧振升壓電路。本實用新型適用于石油、電力、冶金及商業(yè)等領域的線圈纏繞式電子感應水處理器；集防垢、除垢、防腐、殺菌及水質(zhì)凈化等多功能與一體。安裝方便，僅須將線圈纏繞在管道外壁即可，無需割開管道或在設備上打孔，無需定期擦洗電極，除垢效果好。
文檔編號C02F1/48GK202898118SQ20122058171
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者丁鑫龍, 馮德仁 申請人:丁鑫龍