技术领域
[0001] 本
发明涉及一种10万伏直流高压发生装置，主要应用于高压静电除尘、高压静电喷雾、高压静电选种、高压静电喷漆和粉末静电
喷涂设备。
背景技术
[0002] 传统的直流高压获取都是通过脉冲高压经倍压整流而获得的。基频脉冲
信号由振荡
电路产生，经功率放大电路放大后，在高频脉冲
变压器的一次升压下，再经过多次倍压整流后最终输出10kV左右的高压信号。这种方式形成的直流高压主要存在二个问题：
[0003] 一是倍压整流方式导致高压发生装置带负载能
力太小，
电流一般为微安级别，通常不超过10毫安；
[0004] 二是直流高压的
稳定性堪忧，因为在大负荷下，直流高压通过一次升压过高，特别容易使高频变压器磁饱和。
[0005] 有鉴于此，本发明推出了一种10万伏直流高压发生装置，该装置的特点是，采用递进式的升压方式，即分别通过中压（2000伏）和高压（10万伏）两段升压，以接力方式将市电交流220V升压到10万伏直流高压，且无需经过倍压整流环节。其中，VMOS功率管控制中压段升压，高频束射四极
电子管控制高压段升压。
[0006] 本发明中压和高压发生装置为一体化结构，功率部分采用VMOS管与电子管的混合控
制模式，这种混合控制模式的创新意义在于：它破除了所谓电子管落后淘汰的观念，因为在高保真领域，电子管“胆”机仍是音频发烧友之最爱；而在高频高压领域，高频发射电子管仍具有目前双极性晶体管、VMOS管尚不具备的优势。可以说，该装置直接保证了10万伏直流高压发生装置的可靠性。
发明内容
[0007] 据此，
申请人提出了一种完全不同于传统技术思路的10万伏直流高压发生装置设计方案。
[0008] 具体内容如下：
[0009] 10万伏直流高压发生装置，包括
底板、底座框、中框、上框、保护网罩、PCB
电路板，其要点在于：
[0010] 所述的10万伏直流高压发生装置由中压发生装置和高压发生装置两部分组成，同时封装在由底板、底座框、中框、上框、保护网罩所包围的空间内；
[0011] 所述的底板为六边形状，底板上有一道圆形防
水槽；
[0012] 所述的底座框为空心圆柱体，底部与底板相接端为中央为空心圆柱体的六边形状，上凸出一道圆形防水壁，安装时，底座框上的圆形防水壁嵌入底板上的圆形防水槽中，[0013] 底座框上开有矩形嵌口，带市电插座的交流电源
滤波器紧配合地插入矩形嵌口中，
[0014] 底座框的内壁带两根圆弧形肋条J和
支撑圆环，外壁上带外
螺纹，所述的支撑圆环将底座框空心圆柱体分割成两部分；
[0015] 所述的中压发生装置包括中压磁罐、中压线圈骨架、中压线圈初次级绕组和PCB电路板，所述的中压线圈骨架开成三道槽，中压的初级绕组占一道槽，中压的次级绕组占两道槽，中压线圈骨架上带有中压出线空心圆柱，中央处开有中压线圈骨架中心孔；
[0016] 所述的中压磁罐一组为两个，每个中压磁罐为开有两个扇形缺口的空心圆柱体，其中央处有中压磁罐
铁心柱体并带中压磁罐中心装配孔，每个中压磁罐的外壁上有两道弧形凹槽A，
[0017] 装配时，先将两个中压磁罐的中压磁罐铁心柱体分别插入中压线圈骨架的中压线圈骨架中心孔处，再用螺丝穿过中压磁罐中心装配孔后，用
螺母将两个中压磁罐与一个中压线圈骨架连为一体，然后将中压磁罐外壁上的弧形凹槽A顺着底座框内壁的圆弧形肋条J，安装到底座框的空心圆柱体中，并与底座框的支撑圆环一面相
接触；
[0018] 所述的PCB电路板上
焊接有ARM芯片、VMOS功率管、交流电源滤波器的三个引脚、
放电管、整流全桥、整流
二极管、高压电容、
电解电容、功率
电阻，然后将PCB电路板放入底座框带六边形状的一端的空腔中，并与底座框的支撑圆环另一面相接触；
[0019] 所述的高压发生装置包括高压磁罐、高压线圈骨架、高压线圈初次级绕组、高频发射电子管C、高频发射电子管D、特高压
硅堆和特高压电容，所述的高压线圈骨架开成九道槽，高压的初级绕组占一道槽，高压的次级绕组占八道槽，高压线圈骨架上带有高压出线空心圆柱，高压线圈骨架的中央处开有高压线圈骨架中心孔；
[0020] PCB电路板上的六个VMOS功率管共分成三组，一组控制对电子管的
灯丝预加热，一组完成对中压初级绕组的加电或断电控制，一组实现对中压初级绕组的PWM控制，ARM芯片的I/O引脚分别与VMOS功率管的栅极相连；
[0021] AC220V市电经交流电源滤波器引入，滤除
电网上可能出现的高次谐波和尖锋脉冲，经整流全桥和电解电容再次整流滤波后，形成220V*1.414=311V直流
电压，所述的功率电阻、放电管组成尖峰电压吸收和释放电路；
[0022] ARM芯片控制步骤如下：首先控制一组VMOS功率管对高频发射电子管C、高频发射电子管D的灯丝预加热，5分钟后ARM芯片控制另一组VMOS功率管对中压初级绕组加上311V电压，另一组VMOS功率管的栅极在ARM芯片的PWM控制下，中压次级绕组上产生脉冲电压，该电压经过多级
串联的
整流二极管和高压电容整流滤波后，产生2000V的中压，该中压通过
连接线经中压出线空心圆柱端引出；
[0023] 所述的高压磁罐一组为两个，每个高压磁罐为开有两个扇形缺口的空心圆柱体，其中央处有高压磁罐铁心柱体，并带高压磁罐中心装配孔，每个高压磁罐的外壁上有两道弧形凹槽B，
[0024] 装配时，先将两个高压磁罐的高压磁罐铁心柱体分别插入高压线圈骨架的高压线圈骨架中心孔处，再用螺丝穿过高压磁罐中心装配孔，用螺母将两个高压磁罐与一个高压线圈骨架连为一体，然后安装到中框的空腔中；
[0025] 所述的中框为一端封闭的空心圆柱体，封闭端的内壁带
内螺纹，中框通过内螺纹与底座框的
外螺纹旋为一体，中框的另一端的内壁上有圆弧形肋条L，圆弧形肋条L的顶端开有安装孔，上框通过螺丝与中框上的圆弧形肋条L处的安装孔相连；
[0026] 所述的上框带上框盖板，通过两个电子管插座插入高频发射电子管C、高频发射电子管D，所述的高频发射电子管C、高频发射电子管D为束射四极电子管，两个引脚为灯丝极，一个引脚为帘栅极，一个引脚为栅极，电子管的顶端引脚为
阳极，电路上，高频发射电子管C与高频发射电子管D组成推挽电路，其中，来自中压出线空心圆柱引出的2000V中压通过电子管高压帽连线直接加到高频发射电子管C的阳极和高频发射电子管D的阳极；
[0027] 高压线圈次级绕组产生的高频高压经过特高压硅堆和特高压电容整流滤波后，转换成10万伏直流高压，然后通过高压线缆出线穿过上框上的高压线缆出线孔，从保护网罩上方的负高压-Uo出线孔处引出，地线同时从保护网罩的GND出线孔处引出，所述的保护网罩上还有一个指示
发光二极管，最后，螺丝穿过保护网罩的网罩安装
耳与上框相连。
[0028] 进一步地，所述的底板，底座框，中框，上框，保护网罩采用工程塑料
注塑成型。
[0029] 进一步地，底座框装入了中压磁罐和中压线圈骨架后，沿着中压磁罐的两个扇形缺口灌封绝缘环
氧树脂胶。
[0030] 进一步地，中框装入了高压磁罐和高压线圈骨架后，在未装上框之前，沿着高压磁罐的两个扇形缺口灌封绝缘
环氧树脂胶。
[0031] 进一步地，所述的高压线缆为双层绝缘
电缆，内层为聚四氟乙烯材料，外层为耐高压工程塑料。
[0032] 进一步地，当10万伏直流高压产生时，指示发光二极管同时点亮。
[0033] 进一步地，中压线圈初次级绕组
匝数比为311:2000=1:6.43，高压线圈初次级绕组匝数比为2000:100000=1:50，所有的绕组均采用双层加强型漆包线绕制。
附图说明
[0034] 为了清楚地说明本发明
实施例的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显然，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以举一反三，根据这些附图获得其它的类似附图。
[0035] 图1 10万伏直流高压发生装置外形图一；
[0036] 图2 10万伏直流高压发生装置外形图二；
[0037] 图3 10万伏直流高压发生装置分解图一；
[0038] 图4 10万伏直流高压发生装置分解图二；
[0039] 图5 10万伏直流高压发生装置分解图三；
[0040] 图6 10万伏直流高压发生装置分解图四；
[0041] 图7 10万伏直流高压发生装置分解图五；
[0042] 图8 10万伏直流高压发生装置分解图六；
[0043] 图9 10万伏直流高压发生装置分解图七；
[0044] 图10 中压发生装置与高压发生装置分解图一；
[0045] 图11 中压发生装置与高压发生装置分解图二；
[0046] 图12 中压发生装置与高压发生装置分解图三；
[0047] 图13 10万伏直流高压发生装置分解图八；
[0048] 图14 10万伏直流高压发生装置分解图九；
[0049] 图15 10万伏直流高压发生装置分解图十；
[0050] 图16 10万伏直流高压发生装置分解图十一。
[0051] 标号说明：
[0052] 1 底板
[0053] 11 圆形防水槽
[0054] 2 底座框
[0055] 21 矩形嵌口
[0056] 22 外螺纹
[0057] 23 圆弧形肋条J
[0058] 24 支撑圆环
[0059] 25 圆形防水壁
[0060] 3 中框
[0061] 32 内螺纹
[0062] 33 圆弧形肋条L
[0063] 4 上框
[0064] 41 上框盖板
[0065] 42 高频发射电子管C
[0066] 43 高频发射电子管D
[0067] 44 高频发射电子管C的阳极
[0068] 45 高频发射电子管D的阳极
[0069] 46 控制线出线孔
[0070] 47 高压线缆出线孔
[0071] 5 保护网罩
[0072] 51 负高压-Uo出线孔
[0073] 52 GND出线孔
[0074] 53 指示发光二极管
[0075] 54 网罩安装耳
[0076] 6 PCB电路板
[0077] 61 ARM芯片
[0078] 62 VMOS功率管
[0079] 63 交流电源滤波器
[0080] 64 放电管
[0081] 65 整流全桥
[0082] 66 整流二极管
[0083] 67 高压电容
[0084] 68 电解电容
[0085] 69 功率电阻
[0086] 71 中压磁罐
[0087] 72 中压线圈骨架
[0088] 73 中压出线空心圆柱
[0089] 74 弧形凹槽A
[0090] 75 中压磁罐铁心柱体
[0091] 76 中压磁罐中心装配孔
[0092] 77 中压线圈骨架中心孔
[0093] 78 中压线圈初次级绕组
[0094] 81 高压磁罐
[0095] 82 高压线圈骨架
[0096] 83 高压出线空心圆柱
[0097] 84 弧形凹槽B
[0098] 85 高压磁罐铁心柱体
[0099] 76 高压磁罐中心装配孔
[0100] 87 高压线圈骨架中心孔
[0101] 88 高压线圈初次级绕组
具体实施方式
[0102] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式：
[0103] 10万伏直流高压发生装置，包括底板1、底座框2、中框3、上框4、保护网罩5、PCB电路板6，其要点在于：
[0104] 所述的10万伏直流高压发生装置由中压发生装置和高压发生装置两部分组成，同时封装在由底板1、底座框2、中框3、上框4、保护网罩5所包围的空间内；
[0105] 所述的底板1为六边形状，底板1上有一道圆形防水槽11；
[0106] 所述的底座框2为空心圆柱体，底部与底板1相接端为中央为空心圆柱体的六边形状，上凸出一道圆形防水壁25，安装时，底座框2上的圆形防水壁25嵌入底板1上的圆形防水槽11中，
[0107] 底座框2上开有矩形嵌口21，带市电插座的交流电源滤波器63紧配合地插入矩形嵌口21中，
[0108] 底座框2的内壁带两根圆弧形肋条J 23和支撑圆环24，外壁上带外螺纹22，所述的支撑圆环24将底座框2空心圆柱体分割成两部分；
[0109] 所述的中压发生装置包括中压磁罐71、中压线圈骨架72、中压线圈初次级绕组78和PCB电路板6，所述的中压线圈骨架72开成三道槽，中压的初级绕组占一道槽，中压的次级绕组占两道槽，中压线圈骨架72上带有中压出线空心圆柱73，中央处开有中压线圈骨架中心孔77；
[0110] 所述的中压磁罐71一组为两个，每个中压磁罐71为开有两个扇形缺口的空心圆柱体，其中央处有中压磁罐铁心柱体75，并带中压磁罐中心装配孔76，每个中压磁罐71的外壁上有两道弧形凹槽A 74，
[0111] 装配时，先将两个中压磁罐71的中压磁罐铁心柱体75分别插入中压线圈骨架72的中压线圈骨架中心孔77处，再用螺丝穿过中压磁罐中心装配孔76后，用螺母将两个中压磁罐71与一个中压线圈骨架72连为一体，然后将中压磁罐71外壁上的弧形凹槽A 74顺着底座框2内壁的圆弧形肋条J 23，安装到底座框2的空心圆柱体中，并与底座框2的支撑圆环24一面相接触；
[0112] 所述的高压发生装置包括高压磁罐81、高压线圈骨架82、高压线圈初次级绕组88、高频发射电子管C 42、高频发射电子管D 43、特高压硅堆和特高压电容，所述的高压线圈骨架82开成九道槽，高压的初级绕组占一道槽，高压的次级绕组占八道槽，高压线圈骨架82上带有高压出线空心圆柱83，高压线圈骨架82的中央处开有高压线圈骨架中心孔87；
[0113] 所述的PCB电路板6上焊接有ARM芯片61、VMOS功率管62、交流电源滤波器63的三个引脚、放电管64、整流全桥65、整流二极管66、高压电容67、电解电容68、功率电阻69，然后将PCB电路板6放入底座框2带六边形状的一端的空腔中，并与底座框2的支撑圆环24另一面相接触；
[0114] PCB电路板6上的六个VMOS功率管62共分成三组，一组控制对高频发射电子管C 42、高频发射电子管D 43的灯丝预加热，一组完成对中压初级绕组的加电或断电控制，一组实现对中压初级绕组的PWM控制，ARM芯片61的I/O引脚分别与VMOS功率管62的栅极相连；
[0115] AC220V市电经交流电源滤波器63引入，滤除电网上可能出现的高次谐波和尖锋脉冲，经整流全桥65、电解电容68再次整流滤波后，形成220V*1.414=311V直流电压，所述的功率电阻69、放电管64组成尖峰电压吸收和释放电路；
[0116] ARM芯片61控制步骤如下：首先控制一组VMOS功率管62对电子管的灯丝预加热，5分钟后ARM芯片61控制另一组VMOS功率管对中压初级绕组加上311V电压，另一组VMOS功率管的栅极在ARM芯片61的PWM控制下，中压次级绕组上产生脉冲电压，该电压经多级串联的整流二极管66和高压电容67整流滤波后，产生2000V的中压，该中压通过连接线经中压出线空心圆柱73引出；
[0117] 所述的高压磁罐81一组为两个，每个高压磁罐81为开有两个扇形缺口的空心圆柱体，其中央处有高压磁罐铁心柱体85，并带高压磁罐中心装配孔86，每个高压磁罐81的外壁上有两道弧形凹槽B 84，
[0118] 装配时，先将两个高压磁罐81的高压磁罐铁心柱体85分别插入高压线圈骨架82的高压线圈骨架中心孔87处，再用螺丝穿过高压磁罐中心装配孔86，用螺母将两个高压磁罐81与一个高压线圈骨架82连为一体，然后安装到中框3的空腔中；
[0119] 所述的中框3为一端封闭的空心圆柱体，封闭端的内壁带内螺纹32，中框3通过内螺纹32与底座框2的外螺纹22旋为一体，中框3的另一端的内壁上有圆弧形肋条L 33，圆弧形肋条L 33的顶端开有安装孔，上框4通过螺丝与中框3上的圆弧形肋条L 33处的安装孔相连；
[0120] 所述的上框4带上框盖板41，通过两个电子管插座插入高频发射电子管C 42、高频发射电子管D 43，所述的高频发射电子管C 42、高频发射电子管D 43为束射四极电子管，两个引脚为灯丝极，一个引脚为帘栅极，一个引脚为栅极，电子管的顶端引脚为阳极，电路上，高频发射电子管C 42与高频发射电子管D 43组成推挽电路，其中，来自中压出线空心圆柱73引出的2000V中压通过电子管高压帽连线直接加到高频发射电子管C的阳极44和高频发射电子管D的阳极45；
[0121] 高压线圈次级绕组产生的高频高压经过特高压硅堆和特高压电容整流滤波后，转换成10万伏直流高压，然后通过高压线缆出线穿过上框4上的高压线缆出线孔47，从保护网罩5上方的负高压-Uo出线孔51处引出，地线同时从保护网罩5的GND出线孔52处引出，所述的保护网罩5上还有一个指示发光二极管53，最后，螺丝穿过保护网罩5的网罩安装耳54与上框4相连。
[0122] 所述的底板1，底座框2，中框3，上框4，保护网罩5采用工程塑料注塑成型。
[0123] 底座框2装入了中压磁罐71和中压线圈骨架72后，沿着中压磁罐71的两个扇形缺口灌封绝缘环氧树脂胶。
[0124] 中框3装入了高压磁罐81和高压线圈骨架82后，在未装上框4之前，沿着高压磁罐81的两个扇形缺口灌封绝缘环氧树脂胶。
[0125] 所述的高压线缆为双层绝缘电缆，内层为聚四氟乙烯材料，外层为耐高压工程塑料。
[0126] 当10万伏直流高压产生时，指示发光二极管53同时点亮。
[0127] 中压线圈初次级绕组78匝数比为311:2000=1:6.43，高压线圈初次级绕组88匝数比为2000:100000=1:50，所有的绕组均采用双层加强型漆包线绕制。
[0128] 应指出的是，本发明实施例中，所使用的束射
四极管，同时兼备振荡和功率放大功能，阳极工作电压大于2200V, 在180MHz工作
频率下，单个束射四极管最大输出功率大于220W。
[0129] 本实施例附图中，没有画出特高压线缆和特高压硅堆装置，
发明人认为，这些连接焊接技术属于常规的工艺操作，不在本发明的范围之内。
[0130] 类似地，本实施例附图中，为简单计，未画出螺丝和螺母连接件，这些常规的技术也是业内人士所公知的。
[0131] ]总之，本发明所提出的10万伏直流高压发生装置具有如下显著的有益效果：
[0132] 1．本发明提出了一种10万伏直流高压发生装置，高压的最后产生并不是通过倍压整流方式获得，而是通过中压和高压二次接力方式获得，因此，可保证至少有10毫安至15毫安的10万伏直流高压电流输出，具有更好的带载能力。
[0133] 2．本发明最实质性的改进是将VMOS功率管与高频发射电子管有机相结合，VMOS功率管控制中压发生装置，将311V电压提升到2000V,再将2000V的中压直接加在电子管的阳极上，这才是VMOS功率管无法完成的任务，正是通过扬长避短，使得10万伏直流高压发生装置的性能有了极大的提升，系统的可靠性与抗干扰能力有了明显的改进。
[0134] 3.本发明采用一体化的拓扑结构，采用了多路开槽隔离的线圈骨架，中压和高压部分单独装配，独立控制，分别用环氧树脂灌封，从而消除了高压爬电现象及相互交叉干扰，保证了10万伏直流高压发生装置系统最省，整体最优。
[0135] 4.本发明的与众不同还包括：10万伏直流高压发生装置直接产生负高压，这种负极性调制技术获得的负高压保证了装置使用的安全性。
[0136] 5.本发明还在结构上考虑了电子管元件老化后的更换问题，所述的束射四极管均安装在管座上，管座安装在上框盖板上，未用环氧树脂灌封，更换时，取下阳极高压帽，拔出电子管即可。
[0137] 上述为本发明的优选实施方案，如果在装置的电源进线端再外装漏电保护器，可进一步提高系统的安全性，这些也不在本发明的范围之内。
[0138] 本
说明书中，应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，仅用于帮助理解本发明核心思想，而不应理解为对本发明的限制。所属领域的技术人员都明白，在不脱离所附权利说明书所限定的本发明的精神和范围内，在形式和细节上对本发明所作出的各种变化，都属于本发明的保护范围。
