電除塵用高頻脈沖功率電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電除塵用高頻脈沖功率電源，三相交流電源經(jīng)過電除塵用高頻脈沖功率電源后供電于除塵器電場(chǎng)，所述電除塵用高頻脈沖功率電源包括主回路開關(guān)、脈沖功率發(fā)生器、高頻基波電路、DSP控制器、檢測(cè)電路、耦合電路，脈沖功率發(fā)生器、高頻基波電路并接于主回路開關(guān)與耦合電路之間。
【專利說(shuō)明】電除塵用高頻脈沖功率電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高壓脈沖功率電源，特別涉及一種電除塵用高頻脈沖功率電源。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)大氣污染的治理力度加大,企業(yè)的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)也在提高,很多工業(yè)煙氣凈化設(shè)備都達(dá)不到新標(biāo)準(zhǔn)，面臨二次改造的處境。目前市場(chǎng)主要的煙氣凈化設(shè)備為電除塵器。而電除塵器電源作為電除塵器的關(guān)鍵部件之一，它對(duì)除塵效果、能耗、工作穩(wěn)定性、安全性都有著重要的影響。目前市場(chǎng)主要電源為三相電源和高頻電源。
[0003]電除塵器是利用高壓電場(chǎng)凈化煙氣中粉塵顆粒物的設(shè)備。電除塵器的煙氣凈化過程分三個(gè)階段:1、氣體電離和粉塵荷電:在電暈極與收塵極之間施加直流高電壓，使電暈極附近的氣體電離，產(chǎn)生大量正負(fù)離子。在電暈區(qū)，正離子立即被電暈極吸收過去，負(fù)離子則因受電場(chǎng)力的驅(qū)使向收塵極移動(dòng)。2、粉塵沉積:荷電粉塵到達(dá)收塵極后，放出負(fù)電荷并沉積。3、清灰:將粉塵集入灰斗。電除塵的效率與氣體電離和粉塵荷電率直接相關(guān)，氣體電離和粉塵荷電率與除塵器荷電電場(chǎng)的電壓直接相關(guān)，電場(chǎng)電壓升高可以使粉塵荷電率增加，從而提高除塵效率。同時(shí)，電場(chǎng)電壓升高到一定程度，電場(chǎng)會(huì)發(fā)生閃絡(luò)。閃絡(luò)對(duì)電源較大的損害，應(yīng)盡量避免。所以，為了解決除塵效率和閃絡(luò)的對(duì)立矛盾，上述兩種電源的做法是類似的，即在不發(fā)生嚴(yán)重閃絡(luò)(有限次數(shù)閃絡(luò))的前提下，盡量提高電場(chǎng)電壓。這樣既可以保證電源的壽命，又可以盡可能的提高效率。
[0004]上述方法有一個(gè)缺陷。影響粉塵顆粒物荷電效果的一個(gè)參數(shù)是粉塵比電阻，煙氣中粉塵顆粒物大小種類不同，其比電阻也不同。粉塵比電阻越高，荷電所需電壓越高。上述方法在不發(fā)生嚴(yán)重閃絡(luò)的情況下，對(duì)低比電阻粉塵的吸收效果較好，中比電阻的粉塵吸收效果一般，高比電阻的粉塵吸收效果較差。所以導(dǎo)致除塵器的除塵效果不能更好的提升；或者為提升除塵效果導(dǎo)致除塵能耗大幅增加，甚至減短除塵器壽命。
[0005]另一方面，從能耗角度來(lái)說(shuō)，電除塵過程中，除塵電場(chǎng)消耗的電能中絕大部分并未參與給粉塵荷電，而是以電子形態(tài)直接從陰極板移動(dòng)到了陽(yáng)極板，相當(dāng)于大量的能量空耗在電場(chǎng)中，造成了電能的利用率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決【背景技術(shù)】中的缺陷及不足，本實(shí)用新型提供一種電除塵用高頻脈沖功率電源，從而采用直流高壓基波疊加高壓脈沖功率的電源類型，使得所述的高壓脈沖功率電源在保證低能耗的前提下，有效解決了中高比電阻粉塵的吸收問題，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重閃絡(luò)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種電除塵用高頻脈沖功率電源，三相交流電源經(jīng)過電除塵用高頻脈沖功率電源后供電于除塵器電場(chǎng)，其特征是:所述電除塵用高頻脈沖功率電源包括主回路開關(guān)、脈沖功率發(fā)生器、高頻基波電路、DSP控制器、檢測(cè)電路、耦合電路，脈沖功率發(fā)生器、高頻基波電路并接于主回路開關(guān)與耦合電路之間；[0008]所述脈沖功率發(fā)生器由第一整流電路、第一逆變電路、中頻變壓器、整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器依次串接構(gòu)成；
[0009]所述高頻基波電路由第二整流電路、第二逆變電路、高頻變壓器、高壓整流電路依次串接構(gòu)成；
[0010]主回路開關(guān)由斷路器和接觸器串接而成，三相交流電經(jīng)過主回路開關(guān)后分兩路分別供給聞?lì)l基波電路和脈沖功率發(fā)生器；
[0011]IGBT模塊、第一逆變電路、第二逆變電路分別與DSP控制器聯(lián)接，DSP控制器經(jīng)串接檢測(cè)電路后與耦合電路的輸出端聯(lián)接。
[0012]對(duì)于本實(shí)用新型的一種優(yōu)化，耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。
[0013]對(duì)于本實(shí)用新型的一種優(yōu)化，DSP控制器包括PWM信號(hào)輸出、模擬信號(hào)處理、鍵盤、液晶顯示單元、存儲(chǔ)單元、通訊接口單元、故障檢測(cè)及保護(hù)單元。
[0014]對(duì)于本實(shí)用新型的一種優(yōu)化，檢測(cè)電路包括:高頻基波電路部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測(cè)電路、輸出基波電壓\電流檢測(cè)電路以及脈沖功率發(fā)生器部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測(cè)電路、直流母線電壓檢測(cè)電路、輸出脈沖峰值電壓\峰值電流檢測(cè)電路，各檢測(cè)電路均采用光耦隔離技術(shù)。
[0015]對(duì)于本實(shí)用新型的一種優(yōu)化，IGBT模塊采用了 LC諧振式軟開關(guān)技術(shù)。
[0016]本實(shí)用新型與【背景技術(shù)】相比，具有采用直流高壓基波疊加高壓脈沖功率的電源類型，使得所述的高壓脈沖功率電源在保證低能耗的前提下，有效解決了中高比電阻粉塵的吸收問題，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重閃絡(luò)；并且由于采用了直流高壓基波疊加高壓脈沖功率的形式，直流高壓基波可以大幅低于其他電源的工作電壓，而在高壓脈沖到達(dá)瞬間，電場(chǎng)電位升高，粉塵荷電，高壓脈沖消失后，在高壓基波形成的電場(chǎng)作用下，荷電粉塵向陽(yáng)極板移動(dòng)，使得消耗在電場(chǎng)中未參與粉塵荷電的能耗大大減少，因而降低了能耗，提高了電能利用率；采用串聯(lián)諧振軟開關(guān)技術(shù)降低了開關(guān)損耗，且具備短路保護(hù)、開路保護(hù)、過壓過流保護(hù)，實(shí)時(shí)調(diào)整輸入電壓以保證輸出穩(wěn)定等功能，同時(shí)具備調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)寬功能，具有除塵效率高、能耗性能好、安全可靠性高等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是電除塵用高頻脈沖功率電源的原理框圖；
[0018]圖2是主回路開關(guān)的電路原理圖；
[0019]圖3是電除塵用高頻脈沖功率電源的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖4是電除塵用高頻脈沖功率電源的輸出電壓波形圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1:參照?qǐng)D廣4。一種電除塵用高頻脈沖功率電源，三相交流電源經(jīng)過電除塵用高頻脈沖功率電源后供電于除塵器電場(chǎng)，其特征是:所述電除塵用高頻脈沖功率電源包括主回路開關(guān)、脈沖功率發(fā)生器、聞?lì)l基波電路、DSP控制器、檢測(cè)電路、稱合電路，脈沖功率發(fā)生器、高頻基波電路并接于主回路開關(guān)與耦合電路之間；
[0022]主回路開關(guān)由斷路器和接觸器串接而成，三相交流電經(jīng)過主回路開關(guān)后分兩路分別供給聞?lì)l基波電路和脈沖功率發(fā)生器；[0023]所述脈沖功率發(fā)生器由第一整流電路、第一逆變電路、中頻變壓器、整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器依次串接構(gòu)成；所述高頻基波電路由第二整流電路、第二逆變電路、高頻變壓器、高壓整流電路依次串接構(gòu)成；所述第一整流電路、第二整流電路均為雙向可控硅回路。
[0024]輸入的三相交流電通過主回路開關(guān)，經(jīng)過第二整流電路，輸入至高頻變壓器的初級(jí)繞組輸入端，副邊升壓后通過由6只高壓硅堆組成的高壓整流電路，得到負(fù)極性的直流高壓，然后經(jīng)濾波后輸入到耦合電路部分；所述高頻基波電路中的第二整流電路，即雙向可控硅受DSP控制器發(fā)出的6路PWM信號(hào)控制，輸出電壓過高或過低時(shí)，DSP控制器通過改變PWM信號(hào)波形，來(lái)調(diào)整雙向可控硅的導(dǎo)通角，從而起到調(diào)整輸出電壓的效果。IGBT模塊、第一逆變電路、第二逆變電路分別與DSP控制器聯(lián)接，DSP控制器經(jīng)串接檢測(cè)電路后與耦合電路的輸出端聯(lián)接。輸入的三相交流電經(jīng)主回路開關(guān)和第二整流電路到達(dá)中頻變壓器的初級(jí)偵牝經(jīng)變壓器升壓以及整流濾波電路的整流濾波后產(chǎn)生直流母線電壓；通過IGBT模塊，再經(jīng)脈沖變壓器升壓，產(chǎn)生高壓脈沖，經(jīng)濾波后輸入到耦合電路部分。
[0025]所述脈沖功率發(fā)生器，受IGBT模塊最大電流的限制，采用兩級(jí)升壓:第一級(jí)為工頻變壓器升壓，得到直流母線電壓；第二級(jí)為脈沖變壓器升壓，得到高壓脈沖。所述脈沖功率發(fā)生器中的第二整流電路，即雙向可控硅電路，同高頻基波電路中雙向可控硅控制方式相同，即當(dāng)直流母線電壓過高或過低時(shí)，DSP控制器調(diào)整雙向可控硅的導(dǎo)通角，從而起到調(diào)整直流母線電壓的作用。所述脈沖功率發(fā)生器的整流濾波電路，由六個(gè)高壓硅堆組成整流電路，高壓電容濾波，得到穩(wěn)定的直流母線電壓，以保證IGBT的工作環(huán)境穩(wěn)定。所述脈沖功率發(fā)生器的IGBT模塊采用了 LC諧振式軟開關(guān)技術(shù)，有效降低了開關(guān)損耗。包括吸收回路、過壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路等部分。
[0026]所述耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。
[0027]檢測(cè)電路包括:高頻基波電路部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測(cè)電路、輸出基波電壓\電流檢測(cè)電路以及脈沖功率發(fā)生器部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測(cè)電路、直流母線電壓檢測(cè)電路、輸出脈沖峰值電壓\峰值電流檢測(cè)電路，各檢測(cè)電路均采用光耦隔離技術(shù)。
[0028]DSP控制器包括PWM信號(hào)輸出、模擬信號(hào)處理、鍵盤、液晶顯示單元、存儲(chǔ)單元、通訊接口單元、故障檢測(cè)及保護(hù)單元，從而對(duì)檢測(cè)電路的模擬量采集、處理，并在液晶顯示器顯示，智能調(diào)整雙向可控硅的導(dǎo)通角，從而調(diào)整輸入電壓大?。恢悄軝z測(cè)故障以及在發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)保護(hù)。
[0029]實(shí)施例2:參照?qǐng)D2和3。一種電除塵用高頻脈沖功率電源的原理如下:主回路開關(guān)I與三相380V/50HZ的交流電源相連，主回路開關(guān)I由斷路器和接觸器串接而成，主回路開關(guān)I閉合后，電流分A、B兩部分分別流入高壓基波產(chǎn)生器和脈沖功率發(fā)生器。A部分:雙向可控硅回路2與主回路開關(guān)I及三相工頻變壓器3相連，雙向可控硅回路2采用一體型雙向可控硅結(jié)構(gòu)，三相高壓硅整流器4與三相工頻變壓器3的次級(jí)及電除塵器5相連。B部分:雙向可控硅回路6與主回路開關(guān)I及三相工頻變壓器7相連，三相高壓硅整流器8與三相工頻變壓器7及脈沖生成回路9相連，脈沖變壓器10與脈沖生成回路9及電除塵器5相連，電除塵器5包括除塵器本體、濾波電阻R1、輸出電壓檢測(cè)用分壓電阻R2、R3以及輸出電流檢測(cè)電阻R4。電源接通后，通過主回路開關(guān)I的斷路器和接觸器，A部分經(jīng)過由DSP控制器控制導(dǎo)通角的雙向可控硅回路2，調(diào)整輸入三相電壓大小，然后輸入三相工頻變壓器升壓，通過6只高壓硅堆橋式整流，得到負(fù)極性直流高壓基波；B部分經(jīng)過雙向可控硅回路6調(diào)整輸入三相電壓大小后，經(jīng)過三相工頻變壓器7升壓，再通過高壓硅堆8橋式整流后得到直流母線電壓，直流母線電壓經(jīng)IGBT脈沖生成回路9產(chǎn)生脈沖電流輸入到脈沖變壓器10的原邊，經(jīng)脈沖變壓器升壓10后，得到負(fù)高壓脈沖。A路得到的高壓直流基波與B路得到的負(fù)高壓脈沖，經(jīng)過高壓電容耦合得到基波疊加脈沖的高壓電源輸出到電除塵器。
[0030]高壓脈沖電源DSP控制器的控制過程簡(jiǎn)述:控制器以TMS320F28335為主控單元，包括鍵盤、液晶顯示單元、存儲(chǔ)單元、通訊接口、模擬信號(hào)處理、PWM信號(hào)輸出以及故障檢測(cè)及保護(hù)單元等部分。CPU輸出多路PWM控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)電源的穩(wěn)定輸出，其中IGBT驅(qū)動(dòng)I路PWM控制信號(hào)、基波部分雙向可控硅堆6路PWM控制信號(hào)、脈沖部分雙向可控硅堆6路PWM控制信號(hào)、輸出電壓峰值檢測(cè)電路I路PWM控制信號(hào)、輸出電流峰值檢測(cè)電路I路PWM控制信號(hào)?？刂破骺蓪?shí)現(xiàn)對(duì)三相輸入電壓的檢測(cè)、輸入電流的檢測(cè)、脈沖部分直流母線電壓的檢測(cè)、輸出電壓均值檢測(cè)、輸出電流均值檢測(cè)、輸出電壓脈沖峰值檢測(cè)、輸出電流脈沖峰值檢測(cè)、以及變壓器油溫檢測(cè)等。檢測(cè)所得的輸出電壓、電流，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換、CPU處理后對(duì)應(yīng)調(diào)整送往基波雙向可控娃回路的PWM信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓基波的控制；同理，檢測(cè)所得的輸出峰值電壓、電流，及直流母線電壓，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換、CPU處理后對(duì)應(yīng)調(diào)整送往脈沖部分雙向可控硅回路的PWM信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線電壓的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出脈沖幅值的控制。
【權(quán)利要求】
1.一種電除塵用高頻脈沖功率電源，三相交流電源經(jīng)過電除塵用高頻脈沖功率電源后供電于除塵器電場(chǎng)，其特征是:所述電除塵用高頻脈沖功率電源包括主回路開關(guān)、脈沖功率發(fā)生器、聞?lì)l基波電路、DSP控制器、檢測(cè)電路、稱合電路，脈沖功率發(fā)生器、聞?lì)l基波電路并接于主回路開關(guān)與耦合電路之間； 所述脈沖功率發(fā)生器由第一整流電路、第一逆變電路、中頻變壓器、整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器依次串接構(gòu)成； 所述高頻基波電路由第二整流電路、第二逆變電路、高頻變壓器、高壓整流電路依次串接構(gòu)成； 主回路開關(guān)由斷路器和接觸器串接而成，三相交流電經(jīng)過主回路開關(guān)后分兩路分別供給高頻基波電路和脈沖功率發(fā)生器； IGBT模塊、第一逆變電路、第二逆變電路分別與DSP控制器聯(lián)接，DSP控制器經(jīng)串接檢測(cè)電路后與耦合電路的輸出端聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用高頻脈沖功率電源，其特征是:所述耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用高頻脈沖功率電源，其特征是:DSP控制器包括PWM信號(hào)輸出、模擬信號(hào)處理、鍵盤、液晶顯示單元、存儲(chǔ)單元、通訊接口單元、故障檢測(cè)及保護(hù)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用高頻脈沖功率電源，其特征是:檢測(cè)電路包括:高頻基波電路部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測(cè)電路、輸出基波電壓\電流檢測(cè)電路以及脈沖功率發(fā)生器部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測(cè)電路、直流母線電壓檢測(cè)電路、輸出脈沖峰值電壓\峰值電流檢測(cè)電路，各檢測(cè)電路均采用光耦隔離技術(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用高頻脈沖功率電源，其特征是=IGBT模塊采用了LC諧振式軟開關(guān)技術(shù)。
【文檔編號(hào)】H02M9/06GK203540712SQ201320478930
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】施小東, 祝建軍, 施秦峰 申請(qǐng)人:金華大維電子科技有限公司