一種電除塵用高壓脈沖功率電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電除塵用高壓脈沖功率電源，主回路開(kāi)關(guān)1、高壓基波電路、脈沖功率發(fā)生器、耦合電路、檢測(cè)電路、DSP控制器；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(wèn)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)，這樣使得消耗在電場(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。
【專利說(shuō)明】—種電除塵用高壓脈沖功率電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓脈沖功率電源，特別涉及一種電除塵用高壓脈沖功率電源?！颈尘凹夹g(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)上主要的煙氣凈化設(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)電除塵器的除塵效果、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(guò)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(guò)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。
[0004]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，又可以盡可能的提聞效率。
[0005]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。
[0006]另一方面，從能耗角度來(lái)說(shuō)，電除塵過(guò)程中，除塵電場(chǎng)所消耗能量中只有很小一部分用于給粉塵荷電，而其中的絕大部分是以電子的形式從陰極板移動(dòng)到了陽(yáng)極板，這相當(dāng)于大量的電能空耗在電場(chǎng)中，使得電能利用率較低。要提高除塵效果，就要增大電場(chǎng)電壓以提高對(duì)微小粒徑粉塵和高比電阻粉塵的收集；要降低損耗，就要降低電場(chǎng)電壓，以減少空耗在電場(chǎng)中的能量。節(jié)能與減排成為矛盾的對(duì)立面?，F(xiàn)有電源通常是在節(jié)能與減排之間尋求平衡，或者說(shuō)在盡量滿足減排的前提下，追求節(jié)能最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了避免【背景技術(shù)】中的不足，提供一種電除塵用高壓脈沖功率電源。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種電除塵用高壓脈沖功率電源，包括主回路開(kāi)關(guān)、高壓基波電路、脈沖功率發(fā)生器、耦合電路、檢測(cè)電路、DSP控制器；
[0009]所述主回路開(kāi)關(guān)與三相電源相連，其由斷路器和接觸器串接而成；
[0010]所述高壓基波電路包括第一雙向可控硅回路、第一三相工頻變壓器、高壓硅全橋整流器，輸入的三相交流電通過(guò)主回路開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)第一雙向可控硅回路，輸入三相工頻變壓器，得到負(fù)極性的直流高壓，然后經(jīng)高壓硅全橋整流器濾波后輸入到耦合電路；
[0011]所述脈沖功率發(fā)生器包括第二雙向可控硅回路、第二三相工頻變壓器、三相全橋整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器，輸入的三相交流電經(jīng)主回路開(kāi)關(guān)和第二雙向可控硅回路到達(dá)第二三相工頻變壓器初級(jí)側(cè)，經(jīng)第二三相工頻變壓器升壓、三相全橋整流濾波電路后產(chǎn)生直流母線電壓，通過(guò)IGBT模塊動(dòng)作、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；
[0012]所述DSP控制器分別與第一雙向可控硅回路、第二雙向可控硅回路以及IGBT模塊聯(lián)接，其包括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，實(shí)現(xiàn)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)整雙向可控硅導(dǎo)通角，從而調(diào)整輸入電壓大小，智能檢測(cè)故障以及在發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)保護(hù)；
[0013]所述檢測(cè)電路與DSP控制器聯(lián)接，其包括基波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，脈沖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、輸出脈沖峰值電壓檢測(cè)電路、峰值電流檢測(cè)電路，所有檢測(cè)電路均采用光稱隔尚。
[0014]對(duì)于本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述IGBT模塊采用LC諧振式軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，其包括吸收回路、過(guò)壓保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)電路。
[0015]對(duì)于本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。
[0016]對(duì)于本發(fā)明的一種優(yōu)化，高壓硅全橋整流器及三相全橋整流濾波電路均由六個(gè)高壓娃堆聯(lián)接構(gòu)成。
[0017]本發(fā)明與【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(wèn)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)，這樣使得消耗在電場(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；本發(fā)明采用串聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)降低了開(kāi)關(guān)損耗，且具備短路保護(hù)、開(kāi)路保護(hù)、過(guò)壓過(guò)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】
[0018]圖1是電除塵用高壓脈沖功率電源的原理框圖。
[0019]圖2是電除塵用高壓脈沖功率電源的電路示意圖。
[0020]圖3是DSP控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】[0021]實(shí)施例1:參照?qǐng)Df 3。一種電除塵用高壓脈沖功率電源，包括主回路開(kāi)關(guān)、高壓基波電路、脈沖功率發(fā)生器、耦合電路、檢測(cè)電路、DSP控制器；
[0022]所述主回路開(kāi)關(guān)與三相電源相連，其由斷路器和接觸器串接而成；
[0023]所述高壓基波電路包括第一雙向可控硅回路、第一三相工頻變壓器、高壓硅全橋整流器，輸入的三相交流電通過(guò)主回路開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)第一雙向可控硅回路，輸入三相工頻變壓器，得到負(fù)極性的直流高壓，然后經(jīng)高壓硅全橋整流器濾波后輸入到耦合電路；
[0024]所述脈沖功率發(fā)生器包括第二雙向可控硅回路、第二三相工頻變壓器、三相全橋整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器，輸入的三相交流電經(jīng)主回路開(kāi)關(guān)和第二雙向可控硅回路到達(dá)第二三相工頻變壓器初級(jí)側(cè)，經(jīng)第二三相工頻變壓器升壓、三相全橋整流濾波電路后產(chǎn)生直流母線電壓，通過(guò)IGBT模塊動(dòng)作、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；
[0025]所述DSP控制器分別與第一雙向可控硅回路、第二雙向可控硅回路以及IGBT模塊聯(lián)接，其包括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，實(shí)現(xiàn)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)整雙向可控硅導(dǎo)通角，從而調(diào)整輸入電壓大小，智能檢測(cè)故障以及在發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)保護(hù)；
[0026]所述檢測(cè)電路與DSP控制器聯(lián)接，其包括基波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，脈沖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、輸出脈沖峰值電壓檢測(cè)電路、峰值電流檢測(cè)電路，所有檢測(cè)電路均采用光稱隔尚。
[0027]所述IGBT模塊采用LC諧振式軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，其包括吸收回路、過(guò)壓保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)電路。所述耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。高壓硅全橋整流器及三相全橋整流濾波電路均由六個(gè)高壓硅堆聯(lián)接構(gòu)成。
[0028]實(shí)施例2:參照?qǐng)D2。電除塵器包括除塵器本體、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(guò)主回路開(kāi)關(guān)的斷路器和接觸器，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部分經(jīng)過(guò)由DSP控制器控制導(dǎo)通角的第一雙向可控娃回路，調(diào)整輸入三相電壓大小，然后輸入第一三相工頻變壓器升壓，通過(guò)高壓硅全橋整流器，得到負(fù)極性直流高壓基波；B部分經(jīng)過(guò)第二雙向可控硅回路調(diào)整輸入三相電壓大小后，經(jīng)過(guò)第二三相工頻變壓器升壓，再通過(guò)三相全橋整流濾波電路后得到直流母線電壓，直流母線電壓經(jīng)IGBT模塊產(chǎn)生脈沖電流輸入到脈沖變壓器升壓的原邊，經(jīng)脈沖變壓器升壓后，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(guò)耦合電路得到基波疊加脈沖的高壓電源輸出到電除塵器。
[0029]實(shí)施例3:參照?qǐng)D3。DSP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。(PU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)、基波部分雙向可控娃堆6路PWM控制信號(hào)、脈沖部分雙向可控娃堆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硅回路的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】
1.一種電除塵用高壓脈沖功率電源，包括主回路開(kāi)關(guān)、高壓基波電路、脈沖功率發(fā)生器、耦合電路、檢測(cè)電路、DSP控制器； 所述主回路開(kāi)關(guān)與三相電源相連，其由斷路器和接觸器串接而成；所述高壓基波電路包括第一雙向可控硅回路、第一三相工頻變壓器、高壓硅全橋整流器，輸入的三相交流電通過(guò)主回路開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)第一雙向可控硅回路，輸入三相工頻變壓器，得到負(fù)極性的直流高壓，然后經(jīng)高壓硅全橋整流器濾波后輸入到耦合電路； 所述脈沖功率發(fā)生器包括第二雙向可控硅回路、第二三相工頻變壓器、三相全橋整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器，輸入的三相交流電經(jīng)主回路開(kāi)關(guān)和第二雙向可控硅回路到達(dá)第二三相工頻變壓器初級(jí)側(cè)，經(jīng)第二三相工頻變壓器升壓、三相全橋整流濾波電路后產(chǎn)生直流母線電壓，通過(guò)IGBT模塊動(dòng)作、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； 所述DSP控制器分別與第一雙向可控硅回路、第二雙向可控硅回路以及IGBT模塊聯(lián)接，其包括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，實(shí)現(xiàn)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)整雙向可控硅導(dǎo)通角，從而調(diào)整輸入電壓大小，智能檢測(cè)故障以及在發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)保護(hù)； 所述檢測(cè)電路與DSP控制器聯(lián)接，其包括基波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，脈沖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、輸出脈沖峰值電壓檢測(cè)電路、峰值電流檢測(cè)電路，所有檢測(cè)電路均采用光率禹隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用高壓脈沖功率電源，其特征是:所述IGBT模塊采用LC諧振式軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，其包括吸收回路、過(guò)壓保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用高壓脈沖功率電源，其特征是:所述耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用高壓脈沖功率電源，其特征是:高壓硅全橋整流器及三相全橋整流濾波電路均由六個(gè)高壓硅堆聯(lián)接構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】B03C3/66GK103920594SQ201310330869
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31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