將高壓直流電源轉換成高壓脈沖電場的轉換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于高壓直流電轉換成脈沖電場技術領域，特別是一種高壓直流電轉換成可調節頻率的脈沖電場的轉換裝置。
【背景技術】
[0002]現有的脈沖發生裝置都是利用脈沖電源，將工頻交流電壓利用升壓裝置升到一定幅值，整流后利用儲能器件儲存電能，再利用開關器件的接通與斷開將大量能量瞬間釋放，形成一定賦值、頻率和脈寬的脈沖高壓。對于現有的脈沖電源大多數都需要用到開關器件，當電壓達到10kv時對開關器件的損耗很大，并且其脈沖頻率雖然可調，但是很難達到千赫茲量級，可調范圍有限。另一方面，高壓脈沖電源的價格相對比較昂貴。
【發明內容】
[0003]本實用新型針對現有技術的不足，提供了一種將高壓直流電源轉換成高壓脈沖電場的轉換裝置。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案為:
[0005]本實用新型主要包括帶有控制開關的直流電源、電刷頭、圓盤、平行板電容、有弧度的導電片、直流電機，其中電刷頭包括第一電刷頭、第二電刷頭，平行板電容包括上平行板電容、下平行板電容；所述的圓盤為翻轉90°后側放的圓柱體結構，該圓柱體的上下底面均設有I個以上的電極，且上底面的電極與下底面的電極錯開設置；直流電機的輸出軸與圓盤的上底面連接，圓盤由直流電機驅動；圓盤的上底面與第一電刷頭的一端連接，下底面與第二電刷頭的一端連接；第一電刷頭的另一端與保護電阻的一端連接，保護電阻的另一端與控制開關的一端連接，控制開關的另一端接直流電源；第二電刷頭的另一端接地；圓盤下方設置有弧度的導電片，且圓盤上下底面電極均可觸碰該導電片；導電片通過導線與平行板電容電連接；
[0006]導電片與圓盤的最近距離為電極裸露在圓盤外的長度，且導電片的寬度大于等于圓盤側面的長度；
[0007]作為優選，所述的導電片的材質為銅；
[0008]所述的上平行板電容與下平行板電容的距離由實際生產需求決定。
[0009]作為優選，圓盤的上下底面均設有I個以上的均勻分布的電極，且上底面的電極與下底面的電極錯開設置，數量相等。
[0010]進一步說，所述的圓盤同一底面上電極所對應圓心角Θ的角度可調。
[0011 ] 進一步說，所述的直流電機的轉速可調。
[0012]本實用新型提供一種將直流電轉換成可以靈活調節頻率以及脈寬的脈沖電場生成裝置，本轉換裝置形成的脈沖的頻率可以由直流電機的轉速以及圓盤上的電極數目決定，頻率的可調范圍擴大到IkHz?100kHz，無需用到開關器件，使得裝置的損耗減少，且成本明顯的降低。根據不同的脈寬，占空比和頻率的需求設置圓盤的上下底面的電極的數量和上下底面相鄰電極的角度，電機的旋轉速度是另一個影響頻率的因素，其速度可調使得頻率可調，圓盤的直徑大小也有不同的設置，導電片的弧度設置使得電極和電容板有足夠的接觸時間，導電片磨損后替換方便。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結構圖；
[0014]圖2是圓盤的剖面圖；
[0015]其中I為直流電源，2-1為第一電刷頭，2-2為第二電刷頭，3為圓盤，4為電極，5-1為上平行板電容，5-2為下平行板電容，6為導電片，7為保護電阻，8為直流電機，9為控制開關。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明。
[0017]如圖1所示，本實施例主要包括帶有控制開關(9)的直流電源⑴、電刷頭、圓盤(3)、平行板電容、有弧度的導電片(6)、直流電機(8)，其中電刷頭包括第一電刷頭(2-1)、第二電刷頭(2-2)，平行板電容包括上平行板電容(5-1)、下平行板電容(5-2);所述的圓盤(3)為翻轉90°后側放的圓柱體結構，該圓柱體的上下底面均設有均勻分布的電極(4)，且上底面的電極⑷與下底面的電極⑷錯開設置，數量相等；直流電機⑶的輸出軸與圓盤
(3)的上底面連接，圓盤(3)由直流電機⑶驅動；圓盤(3)的上底面與第一電刷頭(2-1)的一端連接，下底面與第二電刷頭(2-2)的一端連接；第一電刷頭(2-1)的另一端與保護電阻(7)的一端連接，保護電阻(7)的另一端與控制開關(9)的一端連接，控制開關(9)的另一端接直流電源(I);第二電刷頭(2-2)的另一端接地；圓盤(3)下方設置有弧度的導電片
(6)，且圓盤(3)上下底面電極⑷均可觸碰該導電片(6);導電片(6)通過電線與平行板電容電連接；
[0018]導電片(6)與圓盤(3)的最近距離為電極⑷裸露在圓盤(3)外的長度，且導電片(6)的寬度大于等于圓盤(3)側面的長度；
[0019]本實施例中所用的導電片(6)的材質為銅等導電材料；平行板電容為lcm*lcm，保護電阻⑵的電阻(7)值為IkD。
[0020]本實用新型通過直流電機⑶帶動圓盤(3)的旋轉，當圓盤(3)上連接有直流電源⑴的底面上電極⑷與導電片(6)接觸時，導電片(6)與平行板電容連接，對平行板電容進行充電；當圓盤⑶旋轉到接地的那一底面上的電極⑷與導電片(6)接觸時，對平行板電容進行放電，這個過程中平行板電容之間形成脈沖電場。直流電機(8)的轉速以及電極(4)之間的夾角可以決定脈寬和頻率。本實用新型提供的將高壓直流電轉換成脈沖電場的轉換裝置不需要用到開關器件，脈沖的可調頻率范圍擴大，可應用與高壓脈沖電場滅菌實驗。
[0021]以下為高壓脈沖電場滅菌實驗例:
[0022]當平行板電容中間放置待處理的菌液時，菌液的相對介電常量ε 7]c= 81.5，ε=1，ε e= 88.5*l(T12，c = 7.21*l(TnF，上下平行板電容的距離為10cm，導電片(6)電阻R=P *L/S = 0.5 Ω，充電的終止電壓為 10kv 時，充電時間 t = 5RC = 1.8*10_lcls〈〈10 μ s ；為避免瞬時功率過大損壞裝置，串聯了一個IkQ的保護電阻(7)，當電壓達到10kv時，t=5RC = 3.6*10_7s，充電時間短，最大瞬時功率為lOOkw，電路相對安全。
[0023]如圖2所示，圓盤(3)的同一底面上電極(4)的數量以及上下底面相鄰電極(4)的角度間隔Θ，直接影響脈沖的脈寬以及占空比。
【主權項】
1.將高壓直流電源轉換成高壓脈沖電場的轉換裝置，其特征在于包括帶有控制開關的直流電源、電刷頭、圓盤、平行板電容、有弧度的導電片、直流電機，其中電刷頭包括第一電刷頭、第二電刷頭；所述的圓盤為翻轉90°后側放的圓柱體結構，該圓柱體的上下底面均設有I個以上的電極，且上底面的電極與下底面的電極錯開設置；直流電機的輸出軸與圓盤的上底面連接，圓盤由直流電機驅動；圓盤的上底面與第一電刷頭的一端連接，下底面與第二電刷頭的一端連接；第一電刷頭的另一端與保護電阻的一端連接，保護電阻的另一端與控制開關的一端連接，控制開關的另一端接直流電源；第二電刷頭的另一端接地；圓盤下方設置有弧度的導電片，且圓盤上下底面電極均可觸碰該導電片；導電片通過電線與平行板電容電連接。2.如權利要求1所述的將高壓直流電源轉換成高壓脈沖電場的轉換裝置，其特征在于導電片與圓盤的最近距離為電極裸露在圓盤外的長度，且導電片的寬度大于等于圓盤側面的長度。3.如權利要求1所述的將高壓直流電源轉換成高壓脈沖電場的轉換裝置，其特征在于所述的導電片的材質為銅。4.如權利要求1所述的將高壓直流電源轉換成高壓脈沖電場的轉換裝置，其特征在于所述的圓盤的上底面的電極與下底面的電極數量相等。
【專利摘要】本實用新型涉及一種將高壓直流電源轉換成高壓脈沖電場的轉換裝置。現有的脈沖電源大多數都需要用到開關器件，當電壓達到100kv時對開關器件的損耗很大。該裝置包括帶有控制開關的直流電源、電刷頭、圓盤、平行板電容、有弧度的導電片、直流電機；所述的圓盤為翻轉90°后側放的圓柱體結構，該圓柱體的上下底面均設有均勻分布的電極，且上底面的電極與下底面的電極錯開設置，數量相等。本實用新型形成的脈沖頻率由直流電機的轉速以及圓盤上的電極數目決定，頻率的可調范圍擴大到1khz～100khz，無需用到開關器件，使得裝置的損耗減少且成本降低。
【IPC分類】H03K3/02, H03K3/017
【公開號】CN204652325
【申請號】CN201520376893
【發明人】楊勇, 陳艷華, 袁夏冰, 侯立群, 劉露, 謝靚, 章娟
【申請人】杭州電子科技大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月3日