一种电压频率可调的驻波电帘除尘控制方法转让专利
申请号 : CN202011082367.4
文献号 : CN112260641B
文献日 : 2021-08-10
发明人 : 刘晓艳 , 赵冉冉 , 侍寿永 , 关士岩
申请人 : 江苏电子信息职业学院
摘要 :
本发明涉及电帘除尘技术领域，公开了一种电压频率可调的驻波电帘除尘控制方法，其基于电压频率调节模块中设置的电压频率控制方法，通过采集待除尘装置表面灰尘沉积厚度d，表面相对湿度r，周围环境风速v，激励电源两端电压u；建立基于频率f的灰色GM(1,N)预测模型；利用预测模型预测频率值f*并与阈值频率f'比较，确定合适的激励电源的电压，当待除尘装置表面厚度达到预设阈值d'时，除尘结束。与现有技术相比，本发明综合考虑驻波电帘的机械参数和电学参数间关联影响，根据待除尘装置表面积污状态改变实时调节交流电源的电压、频率，以降低工作能耗，提高驻波电帘的应用与推广价值。
权利要求 :
1.一种电压频率可调的驻波电帘除尘控制方法，其基于一个驻波电帘除尘控制系统实现，其特征在于，所述驻波电帘除尘控制系统包括安装于待除尘装置上表面的驻波电帘、交流激励电源模块以及电压频率调节模块，所述交流激励电源模块与所述电压频率调节模块输入端连接，所述电压频率调节模块内设置有电压频率控制方法，其输出端输出电压、频率可调的单相正弦交流电施加于所述驻波电帘上，所述待除尘装置为太阳能电池板，所述太阳能电池板既为所述驻波电帘除尘控制系统中的驻波电帘提供电源，又作为待除尘装置，所述太阳能电池板与所述电压频率调节模块通过逆变器连接，所述逆变器将太阳能电池板的直流电源逆变为交流激励电源，所述交流激励电源经过电压频率调节模块后输出电压、频率可调的单相正弦交流电施加于所述驻波电帘上，为所述驻波电帘的提供电源，所述控制方法包括如下步骤：
S1：采集待除尘装置表面灰尘沉积厚度d，表面相对湿度r，周围环境风速v，激励电源两端电压u；
S2：建立基于频率f的灰色GM(1,N)预测模型，所述基于频率f的GM(1,N)预测模型为：X(1)＝(x1(j)|j＝1,2,....,N)其中， x0(i)为待除尘装置上表面灰尘沉积厚度d，表面相对湿度r，周围环境风速v，激励电源两端电压u构成的数据序列；
对于所述X(1)，白化方程后可得：*
其中，a为发展系数；b为灰色作用量，可由最小二乘法求得，x1 (j)为序列x1(j)的估算* * * *
值；x1(j)一次累减可得到x1(j)的预测值：x0＝x1(k)‑x1(k‑1)；
* *
S3：利用所述灰色GM(1,N)预测模型预测得到的频率值f 与阈值频率f'比较，如果f ≤*
f'，则激励电源的电压固定为u＝500V，激励电源的频率f＝f；否则，转S4；
* *
S4：当预测频率f>f'，激励电源的频率f＝f，激励电源的电压为：其中，w为驻波电帘中电极宽度，d0为驻波电帘中相邻电极间间距，λ＝2(w+d0)，an为傅里叶系数；
S5：当待除尘装置表面厚度达到预设阈值d'时，除尘结束；否则，重复步骤S2‑S4。
说明书 :
一种电压频率可调的驻波电帘除尘控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电帘除尘技术领域，具体涉及一种电压频率可调的驻波电帘除尘控制方法。
背景技术
[0002] 驻波电帘除尘是采用单相高压交流电驱动灰尘颗粒在驻波电帘交变电场作用下弹起，脱离装置表面，在电场力作用下进一步作定向运动，最终离开装置表面，除尘效率高。
[0003] 驻波电帘激励电源的电压和频率参数设计与控制缺乏理论指导，具有很大的盲目性，目前对于驻波电帘参数的设计主要依赖实验“试错”法，掌握了激励电压、交变频率、电
极尺寸等因素与除尘效率间的定性关系，仅以单因素作用下的除尘效率研究为主，未考虑
各参数耦合作用，缺乏以提效降耗为目标的驻波电帘参数设计与控制策略研究。
极尺寸等因素与除尘效率间的定性关系，仅以单因素作用下的除尘效率研究为主，未考虑
各参数耦合作用，缺乏以提效降耗为目标的驻波电帘参数设计与控制策略研究。
发明内容
[0004] 发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种电压频率可调的驻波电帘除尘控制方法，综合考虑驻波电帘的机械参数和电学参数间关联影响，根据太阳能电池
板表面积污状态改变实时调节交流电源的电压、频率，以降低工作能耗，提高驻波电帘的应
用与推广价值。
板表面积污状态改变实时调节交流电源的电压、频率，以降低工作能耗，提高驻波电帘的应
用与推广价值。
[0005] 技术方案：本发明提供了一种电压频率可调的驻波电帘除尘控制方法，其基于一个驻波电帘除尘控制系统实现，所述驻波电帘除尘控制系统包括安装于待除尘装置上表面
的驻波电帘、交流激励电源模块以及电压频率调节模块，所述交流激励电源模块与所述电
压频率调节模块输入端连接，所述电压频率调节模块内设置有电压频率控制方法，其输出
端输出电压、频率可调的单相正弦交流电施加于所述驻波电帘上，所述控制方法包括如下
步骤：
的驻波电帘、交流激励电源模块以及电压频率调节模块，所述交流激励电源模块与所述电
压频率调节模块输入端连接，所述电压频率调节模块内设置有电压频率控制方法，其输出
端输出电压、频率可调的单相正弦交流电施加于所述驻波电帘上，所述控制方法包括如下
步骤：
[0006] S1：采集待除尘装置表面灰尘沉积厚度d，表面相对湿度r，周围环境风速v，激励电源两端电压u；
[0007] S2：建立基于频率f的灰色GM(1,N)预测模型；
[0008] S3：利用所述灰色GM(1,N)预测模型预测得到的频率值f*与阈值频率f'比较，如果* *
f≤f'，则激励电源的电压固定为u＝500V，激励电源的频率f＝f；否则，转S4；
f≤f'，则激励电源的电压固定为u＝500V，激励电源的频率f＝f；否则，转S4；
[0009] S4：当预测频率f*>f'，激励电源的频率f＝f*，激励电源的电压为：
[0010]
[0011] 其中，w为驻波电帘中电极宽度，d0为驻波电帘中相邻电极间间距，λ＝2(w+d0)，an为傅里叶系数；
[0012] S5：当待除尘装置表面厚度达到预设阈值d'时，除尘结束；否则，重复步骤S2‑S4。
[0013] 进一步地，所述基于频率f的GM(1,N)预测模型为：
[0014] X(1)＝(x1(j)|j＝1,2,....,N)
[0015] 其中， x0(i)为待除尘装置上表面灰尘沉积厚度d，表面相对湿度r，周围环境风速v，激励电源两端电压u构成的数据序列；
[0016] 对于所述X(1)，白化方程后可得：
[0017]
[0018] 其中，a为发展系数；b为灰色作用量，可由最小二乘法求得，x1*(j)为序列x1(j)的* * * *
估算值；x1(j)一次累减可得到x1(j)的预测值：x0＝x1(k)‑x1(k‑1)。
估算值；x1(j)一次累减可得到x1(j)的预测值：x0＝x1(k)‑x1(k‑1)。
[0019] 进一步地，所述待除尘装置为太阳能电池板，所述太阳能电池板既为所述驻波电帘除尘控制系统中的驻波电帘提供电源，又作为待除尘装置，所述太阳能电池板与所述电
压频率调节模块通过逆变器连接，所述逆变器将太阳能电池板的直流电源逆变为交流激励
电源，所述交流激励电源经过电压频率调节模块后输出电压、频率可调的单相正弦交流电
施加于所述驻波电帘上，为所述驻波电帘的提供电源。
压频率调节模块通过逆变器连接，所述逆变器将太阳能电池板的直流电源逆变为交流激励
电源，所述交流激励电源经过电压频率调节模块后输出电压、频率可调的单相正弦交流电
施加于所述驻波电帘上，为所述驻波电帘的提供电源。
[0020] 有益效果：
[0021] 1、本发明通过在电源与驻波电帘之间增加电压频率调节模块，通过基于频率f的灰色GM(1,N)预测模型，根据灰尘沉积厚度d，表面相对湿度r，周围环境风速v，激励电源两
端电压u的实时检测，预测交流激励电源的频率，并根据预测的频率值给出激励电源的电压
值，可以实现智能调节驻波电帘除尘的电压与频率，可以适应不同的环境湿度、不同除尘要
求的场合，适应性强。
端电压u的实时检测，预测交流激励电源的频率，并根据预测的频率值给出激励电源的电压
值，可以实现智能调节驻波电帘除尘的电压与频率，可以适应不同的环境湿度、不同除尘要
求的场合，适应性强。
[0022] 2、本发明驻波电帘激励电源来源于太阳能电池板，实现就地取电利用，减少电能变换过程中电力电子器件的使用量，降低电能转换带来的功率损耗。
附图说明
[0023] 图1为本发明驻波电帘结构示意图；
[0024] 图2为本发明的电压频率调节控制流程图。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0026] 本发明公开了一种电压频率可调的驻波电帘除尘控制方法，其基于一个驻波电帘除尘控制系统实现，该驻波电帘除尘控制系统包括安装于待除尘装置上表面的驻波电帘、
交流激励电源模块以及电压频率调节模块，交流激励电源模块与所述电压频率调节模块输
入端连接，电压频率调节模块输出端输出单相正弦交流电，电压频率调节模块内设置有电
压频率控制方法，控制方法输出电压、频率可调的单相正弦交流电施加于驻波电帘上。
交流激励电源模块以及电压频率调节模块，交流激励电源模块与所述电压频率调节模块输
入端连接，电压频率调节模块输出端输出单相正弦交流电，电压频率调节模块内设置有电
压频率控制方法，控制方法输出电压、频率可调的单相正弦交流电施加于驻波电帘上。
[0027] 本实施方式中，待除尘装置为太阳能电池板，太阳能电池板为驻波电帘除尘控制系统中的驻波电帘提供电源，又作为待除尘装置，太阳能电池板与电压频率调节模块通过
逆变器连接，逆变器将太阳能电池板的直流电源逆变为交流电源，交流电源经过电压频率
调节模块后输出电压、频率可调的单相正弦交流电施加于驻波电帘上，为驻波电帘的激励
电源。本实施方式中，驻波电帘包括设置于太阳能电池板上表面的衬底基板，衬底基板上间
隔设置有若干个透明电极，电压频率可调的单相正弦交流电施加于透明电极上。衬底基板
上表面还套设有绝缘层，透明电极位于绝缘层内。
逆变器连接，逆变器将太阳能电池板的直流电源逆变为交流电源，交流电源经过电压频率
调节模块后输出电压、频率可调的单相正弦交流电施加于驻波电帘上，为驻波电帘的激励
电源。本实施方式中，驻波电帘包括设置于太阳能电池板上表面的衬底基板，衬底基板上间
隔设置有若干个透明电极，电压频率可调的单相正弦交流电施加于透明电极上。衬底基板
上表面还套设有绝缘层，透明电极位于绝缘层内。
[0028] 本发明的电压频率调节模块内设置的电压频率控制方法包括如下步骤：
[0029] S1：采集待除尘装置表面灰尘沉积厚度d，表面相对湿度r，周围环境风速v，激励电源两端电压u，频率f。为了便于信号采集，将光电传感器、湿度传感器、风速仪、霍尔式电压
传感均设置于太阳能电池板表面，采用光电传感器采集太阳能电池板表面灰尘沉积厚度d，
采用湿度传感器采集太阳能电池板表面相对湿度r，采用风速仪测量周围环境风速v，采用
霍尔式电压传感器检测激励电源两端电压u。
传感均设置于太阳能电池板表面，采用光电传感器采集太阳能电池板表面灰尘沉积厚度d，
采用湿度传感器采集太阳能电池板表面相对湿度r，采用风速仪测量周围环境风速v，采用
霍尔式电压传感器检测激励电源两端电压u。
[0030] S2：建立基于频率f的灰色GM(1,N)预测模型：
[0031] 基于频率f的GM(1,N)预测模型为：
[0032] X(1)＝(x1(j)|j＝1,2,....,N)
[0033] 其中， x0(i)为待除尘装置(太阳能电池板)上表面灰尘沉积厚度d，表面相对湿度r，周围环境风速v，激励电源两端电压u构成的数据序列。
[0034] 对于X(1)，白化方程后可得：
[0035]
[0036] 其中，a为发展系数；b为灰色作用量，可由最小二乘法求得，x1*(j)为序列x1(j)的* * * *
估算值；x1(j)一次累减可得到x1(j)的预测值：x0＝x1(k)‑x1(k‑1)。
估算值；x1(j)一次累减可得到x1(j)的预测值：x0＝x1(k)‑x1(k‑1)。
[0037] S3：利用所述灰色GM(1,N)预测模型预测得到的频率值f*与阈值频率f'比较，如果* *
f≤f'，则激励电源的电压固定为u＝500V，激励电源的频率f＝f；否则，转S4。
f≤f'，则激励电源的电压固定为u＝500V，激励电源的频率f＝f；否则，转S4。
[0038] S4：当预测频率f*>f'，激励电源的频率f＝f*，激励电源的电压为：
[0039]
[0040] 其中，w为驻波电帘中电极宽度，d0为驻波电帘中相邻电极间间距，λ＝2(w+d0)，an为傅里叶系数。
[0041] 对于上述步骤的阈值频率f'的选取与驻波电帘的电极宽度、间距等机械参数有关，当明确驻波电帘机械结构后，通过试验验证激励电压与交流频率之间变化关系，曲线拐
点处对应的频率值即为阈值频率f'。
点处对应的频率值即为阈值频率f'。
[0042] S5：当待除尘装置表面厚度达到预设阈值d'时，除尘结束；否则，重复步骤S2‑S4，直至满足S5要求。
[0043] 本发明驻波电帘除尘控制方法与传统除尘方式的效果对比如下：
[0044] 通过除尘实验验证施加不同电源电压、频率对除尘效率的影响，实验中，选择制作的驻波电帘电极间距为0.5mm，选取若干个结构参数相同并处于洁净状态的驻波电帘经自
然积污一周后作为待除尘试验板，分别测试给定频率、给定电压、电压频率可调三种模式下
除尘前后的驻波电帘质量，计算得到除尘效率。每种模式选取5组数据见表1。
然积污一周后作为待除尘试验板，分别测试给定频率、给定电压、电压频率可调三种模式下
除尘前后的驻波电帘质量，计算得到除尘效率。每种模式选取5组数据见表1。
[0045] 表1太阳能电池板除尘实验数据
[0046]
[0047]
[0048] 测量结果显示，与给定电压、给定频率两种激励模式相比，采用电压频率可调模式时除尘效率更高，所需的激励电源功率更低。反复试验证明，在同等输入功率下，除尘效率
提升1.59％～6.02％。
提升1.59％～6.02％。
[0049] 上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明
精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。