專利名稱：靜電除塵用可變頻中頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源，具體地說是涉及一種靜電用除塵的靜電除塵用可變頻中頻電源。
背景技術(shù)：
變頻電源是將市電中的交流電經(jīng)過AC — DC — AC變換，輸出可為正弦波，視使用的對象需要，也可以是其他波形，輸出頻率和電壓一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。高壓靜電除塵器ESP (Electrostatic Precipitator)具有技術(shù)成熟、除塵效率高、處理煙氣量大、運行維護費用低等優(yōu)點，長期以來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的大氣污染治理。作為靜電除塵器系統(tǒng)的核心部分，供電控制設(shè)備的供電能力和原理特點很大程度上決定著除塵的效果和效率，在提高靜電除塵器整體性能方面起著重要作用。一直以來，我國靜電除 塵器所使用的電源基本上都是單相工頻可控硅相控電源(以下簡稱單相工頻電源)，效率低，功耗大，不利于節(jié)能減排。在單相工頻電源現(xiàn)有的替代產(chǎn)品中，雖然三相工頻可控硅電源(以下簡稱三相工頻電源)和高頻IGBT開關(guān)電源(以下簡稱高頻電源)可以替代，三相工頻可控硅電源的這種靜電除塵電源性能突出，技術(shù)較為成熟，但必須用三相高壓變壓器及高壓整流橋替換原來的單相工頻高壓變壓器和高壓整流橋。而用高頻電源這種新型電源替換，則需重新設(shè)計安裝現(xiàn)場，同時高頻電源通常是需要安裝在高壓除塵電場的附近，且其為電子產(chǎn)品，工作環(huán)境條件要求嚴格，用這二種電源代替原來的單相工頻電源都有改裝費用高和時間長、造成正常生產(chǎn)的超標排放，都將影響電源升級改造方案的實施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種輸出連續(xù)可調(diào)的單相電壓(30 360Vac)、頻率在50 400Hz連續(xù)可調(diào)、多種波形，并且可連續(xù)不間斷工作，滿足工業(yè)場所使用要求，易于監(jiān)控的靜電除塵用可變頻中頻電源，可以針對于原來使用單相工頻可控硅相控電源的除塵裝置，無需變換單相工頻變壓器，而且也不用對靜電除塵電場作任何改動，且原來的工頻高壓變壓器的放置地點也不需改變；也可以連接中頻變壓器，具有更小的體積，并節(jié)省了鐵、銅材料。具有使用方便靈活，容易滿足工作環(huán)境條件的特點。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種靜電除塵用可變頻中頻電源，包括一三相可控整流濾波器，輸入與市電三相交流電相連接，用來對輸入的三相交流電進行整流濾波處理，輸出直流信號；— IGBT開關(guān)全橋,輸入與三相可控整流濾波器的輸出相連接,對輸入的直流信號進行通斷與換相控制，輸出SPWM脈沖波；一濾波器，輸入與IGBT開關(guān)全橋的輸出相連接，對輸入的SPWM脈沖波進行濾波處理，輸出對應(yīng)的中頻交流波形；濾波器的輸出接至變壓器組件的輸入；和一中頻電源主控制器，中頻電源主控制器的輸入分別與濾波器的輸出和變壓器組件的輸出相連接，以采集濾波器所輸出的一次電流、一次電壓和變壓器組件所輸出的二次電流、二次電壓；中頻電源主控制器的輸出分別接至三相可控整流濾波器和IGBT開關(guān)全橋的控制端，中頻電源主控制器對三相可控整流濾波器的整流濾波輸出電壓進行控制；中頻電源主控制器對IGBT開關(guān)全橋的斬波換相進行控制。所述的變壓器組件由工頻變壓器和高壓整流橋堆組成，所述的中頻電源與工頻變壓器連接使用，可以自適應(yīng)調(diào)節(jié)運行參數(shù)到最佳狀態(tài)，可提高效率，降低能耗。所述的變壓器組件由中頻變壓器和高壓整流橋堆組成，所述中頻電源與中頻變壓器相連接。所述的中頻電源主控制器設(shè)有用來實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)顯示的觸控屏。所述的中頻電源主控制器設(shè)有CAN總線通訊接口。 所述的中頻電源主控制器包括DSP電路、PWM電平變換電路、PWM驅(qū)動電路和保護電路；DSP電路的輸入分別與濾波器和變壓器組件的輸出相連接，以采集濾波器所輸出的一次電流、一次電壓和變壓器組件所輸出的二次電流、二次電壓；DSP電路的輸出接至PWM電平變換電路的輸入；PWM電平變換電路的輸出接至PWM驅(qū)動電路的輸入；PWM驅(qū)動電路的輸出接至IGBT開關(guān)全橋的控制端；保護電路連接在三相可控整流濾波器、IGBT開關(guān)全橋和濾波器形成的回路中，保護電路的輸出分別接至DSP電路和PWM驅(qū)動電路。所述的保護電路包括輸入電壓過壓保護電路、IGBT模塊過流保護電路、IGBT模塊短路保護電路、IGBT模塊高溫保護電路、輸入電源缺相保護電路和熔斷絲開路識別電路。本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，一個突出的特點是可以與工頻高壓變壓器連接，即針對于原來使用單相工頻可控硅電源的除塵裝置，無需變換單相工頻變壓器和原來的除塵裝置，可以直接使用本中頻電源。本發(fā)明也可以使用中頻變壓器，中頻變壓器比工頻變壓器可以有更小的體積，節(jié)省了鐵、銅材料。本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，頻率可變，可變頻率從50Hz到400Hz，且可實現(xiàn)除正弦波以外的方波、梯形波等波形；本發(fā)明還可根據(jù)所接的變壓器和除塵裝置的工況自適應(yīng)調(diào)節(jié)其運行參數(shù)，達到除塵最高效率、用電最小功耗。能耗效率由工頻可控硅電源的64%提高到本發(fā)明的85%以上。本發(fā)明與工頻、中頻變壓器的連接，可以分開放置，適應(yīng)除塵裝置安裝的惡劣環(huán)境。本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，是一種輸出連續(xù)可調(diào)的單相電壓(30 360Vac)、頻率在50 400Hz連續(xù)可調(diào)、多種波形，并且可連續(xù)不間斷工作，滿足工業(yè)場所使用要求，易于監(jiān)控的可變頻中頻電源，電源輸出電壓控制、頻率改變可通過觸摸屏控制和顯示，可顯示的還包括變壓器組件(即高壓變壓器和高壓整流橋堆)后的升壓、整流的二次電壓、二次電流。內(nèi)部通訊由CAN總線和協(xié)議完成，外部通訊通過TCP/IP連接到上位機，方便組網(wǎng)監(jiān)控。本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，三相可控整流濾波器接入三相380V、50Hz交流電，經(jīng)三相可控整流濾波器整流濾波處理后變成約510V直流電壓；三相可控整流濾波器的輸出接至IGBT開關(guān)全橋，IGBT開關(guān)全橋受中頻電源主控制器的控制，中頻電源主控制器控制觸發(fā)脈沖順序來控制IGBT開關(guān)全橋的通斷得到所需頻率及大小的SPWM波形，此部分輸出為高壓(最大電壓幅度等于直流電壓)；最后經(jīng)濾波器濾波處理后，變成正弦波或其他波形輸出(最大電壓360V)，把其引到高壓升壓變壓器和高壓整流橋堆，整流后的直流電壓輸出到靜電除塵電場。本發(fā)明的有益效果是，由于采用了三相可控整流濾波器、IGBT開關(guān)全橋、濾波器和中頻電源主控制器來構(gòu)成靜電除塵用可變頻中頻電源，且三相可控整流濾波器的輸入與市電三相交流電相連接，三相可控整流濾波器的輸出與IGBT開關(guān)全橋的輸入相連接，IGBT開關(guān)全橋的輸出與濾波器相連接，濾波器的輸出接至變壓器組件，中頻電源主控制器的輸入分別接至濾波器的輸出和變壓器組件的輸出，中頻電源主控制器的輸出分別接至三相可控整流濾波器和IGBT開關(guān)全橋的控制端。該結(jié)構(gòu)的靜電除塵用可變頻中頻電源，通過后級相接的變壓器組件后，可以輸出連續(xù)可調(diào)的單相電壓(30 360Vac)、頻率在50 400Hz連續(xù)可調(diào)、多種波形，并且可連續(xù)不間斷工作，能夠滿足工業(yè)場所使用要求，具有易于監(jiān)控的特點，可以針對于原來使用單相工頻可控硅相控電源的除塵裝置，無需變換單相工頻變壓器，而且也不用對除塵電場作任何改動，且原來的工頻高壓變壓器的放置地點也不需改變；也可以連接中頻變壓器，具有更小的體積，并節(jié)省了鐵、銅材料。該結(jié)構(gòu)的靜電除塵用可變頻中頻電源具有使用方便靈活，容易滿足工作環(huán)境條件的特點。
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以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明；但本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源不局限于實施例。


圖I是本發(fā)明的原理框圖；圖2是本發(fā)明的中頻電源主控制器的原理框圖；圖3是本發(fā)明的中頻電源主控制器的保護電路的原理框圖。
具體實施例方式請參見圖I所示，本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，包括一三相可控整流濾波器2，輸入與市電三相交流電I相連接，用來對輸入的三相交流電進行整流濾波處理，輸出直流信號；一 IGBT開關(guān)全橋3，輸入與三相可控整流濾波器2的輸出相連接，對輸入的直流信號進行通斷與換相控制，輸出SPWM脈沖波；一濾波器4，輸入與IGBT開關(guān)全橋3的輸出相連接，對輸入的SPWM脈沖波進行濾波處理，輸出對應(yīng)的中頻交流波形；濾波器4的輸出接至變壓器組件7的輸入；和一中頻電源主控制器5，中頻電源主控制器5的輸入分別與濾波器4的輸出和變壓器組件7的輸出相連接，以采集濾波器4所輸出的一次電流、一次電壓和變壓器組件7所輸出的二次電流、二次電壓；中頻電源主控制器5的輸出分別接至三相可控整流濾波器2和IGBT開關(guān)全橋3的控制端，中頻電源主控制器5對三相可控整流濾波器2的整流濾波輸出電壓進行控制；中頻電源主控制器5對IGBT開關(guān)全橋3的斬波換相進行控制。其中，變壓器組件7包括高壓變壓器71和高壓整流橋堆72 ；所述的中頻電源主控制器5設(shè)有用來實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)顯示的觸控屏。所述的中頻電源主控制器5設(shè)有CAN總線通訊接口，通過CAN總線6與相關(guān)部件相連接。請參見圖2所示，所述的中頻電源主控制器5包括DSP電路51、PWM電平變換電路52、PWM驅(qū)動電路53和保護電路54 ；DSP電路51的輸入分別與濾波器4和變壓器組件7的輸出相連接，以采集濾波器4所輸出的一次電流、一次電壓和變壓器組件7所輸出的二次電流、二次電壓；DSP電路51的輸出接至PWM電平變換電路52的輸入；PWM電平變換電路52的輸出接至PWM驅(qū)動電路53的輸入；PWM驅(qū)動電路53的輸出接至IGBT開關(guān)全橋3的控制端；保護電路54連接在三相可控整流濾波器2、IGBT開關(guān)全橋3和濾波器4形成的回路中，保護電路54的輸出分別接至DSP電路51和PWM驅(qū)動電路53。DSP (Digital SignalProcessors)是中頻中頻電源主控制器5的核心器件，它產(chǎn)生SPWM波形，讀入電源輸出的電流、電壓值以及經(jīng)高壓變壓器和高壓橋堆后的二次電流、二次高壓，判斷高壓靜電除塵的運行狀態(tài)，并根據(jù)需要調(diào)整各種參數(shù)輸出PWM波形到PWM電平變換電路52 ； (PWM電平變換電路52是將DSP電路51的PWM波形由TTL低電平變?yōu)榉虾蠹壭枰腃MOS電平；PWM驅(qū)動電路53是將前級PWM波的CMOS電平變?yōu)轵?qū)動IGBT的控制信號，它必須具有一定的功率輸出。請參見圖3所示，所述的保護電路54包括輸入電壓過壓保護電路541、IGBT模塊 過流保護電路542、IGBT模塊短路保護電路543、IGBT模塊高溫保護電路544、輸入電源缺相保護電路545和熔斷絲(空氣開關(guān))開路識別電路546。一旦上述任一電路發(fā)生了保護的情況，都將產(chǎn)生告警信號，保護靜電除塵用可變頻中頻電源。本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，一個突出的特點是可以與工頻高壓變壓器連接，即針對于原來使用單相工頻可控硅電源的除塵裝置，無需變換單相工頻變壓器和原來的除塵裝置，可以直接使用本中頻電源。本發(fā)明也可以使用中頻變壓器，中頻變壓器比工頻變壓器可以有更小的體積，節(jié)省了鐵、銅材料。本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，頻率可變，可變頻率從50Hz到400Hz，且可實現(xiàn)除正弦波以外的方波、梯形波等波形；本發(fā)明還可根據(jù)所接的變壓器和除塵裝置的工況自適應(yīng)調(diào)節(jié)其運行參數(shù)，達到除塵最高效率、用電最小功耗。能耗效率由工頻可控硅電源的64%提高到本發(fā)明的85%以上。本發(fā)明與工頻、中頻變壓器的連接，可以分開放置，適應(yīng)除塵裝置安裝的惡劣環(huán)境。本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，是一種輸出連續(xù)可調(diào)的單相電壓(30 360Vac)、頻率在50 400Hz連續(xù)可調(diào)、多種波形，并且可連續(xù)不間斷工作，滿足工業(yè)場所使用要求，易于監(jiān)控的可變頻中頻電源，電源輸出電壓控制、頻率改變可通過觸摸屏控制和顯示，可顯示的還包括變壓器組件(即高壓變壓器和高壓整流橋堆)后的升壓、整流的二次電壓、二次電流。內(nèi)部通訊由CAN總線和協(xié)議完成，外部通訊通過TCP/IP連接到上位機，方便組網(wǎng)監(jiān)控。本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，三相可控整流濾波器2接入市電三相交流電I即三相380V、50Hz交流電，經(jīng)三相可控整流濾波器2整流濾波處理后變成約510V直流電壓；三相可控整流濾波器2的輸出接至IGBT開關(guān)全橋3，IGBT開關(guān)全橋3受中頻電源主控制器5的控制，中頻電源主控制器5控制觸發(fā)脈沖順序來控制IGBT開關(guān)全橋3的通斷得到所需頻率及大小的SPWM波形，此部分輸出為高壓(最大電壓幅度等于直流電壓)，SP，按SPWM波形輸出滿幅度為三相可控整流濾波器2等電壓幅度的PWM功率波形；而后經(jīng)濾波器4(為LC濾波器)濾波處理后，變成正弦波或其他波形輸出(最大電壓360V)，即，得到50Hz 400Hz的、30 360Vac的、大功率輸出的正弦波或其他波形；最后，把其引到高壓升壓變壓器71和高壓整流橋堆72，整流后的直流電壓輸出到靜電除塵電場。整流后輸出到靜電除塵電場，實現(xiàn)高壓直流輸出，滿足靜電除塵的高壓電場的要求。本發(fā)明的靜電除塵用可變頻用中頻電源，電源本體的輸出是50Hz 400Hz的交流電源，屬中低頻，因此本發(fā)明靜電除塵用可變頻用中頻電源本體與高壓升壓變壓器和高壓整流橋堆的分開放置，使得電源能夠適應(yīng)惡劣的工廠環(huán)境。靜電除塵用可變頻用中頻電源本體大部分均由大規(guī)模集成電路和功率器件組成的電子電路，不能適應(yīng)常年的惡劣工作環(huán)境，而高壓升壓變壓器和高壓整流橋堆由硅鋼片、銅排、整流橋堆組成，經(jīng)過油浸處理和密封后，可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境，故可將靜電除塵用可變頻用中頻電源本體放置于環(huán)境較好的地方(如室內(nèi)且通風、干凈干燥的專用地點)，高壓升壓變壓器和高壓整流橋堆放置于靠近環(huán)境惡劣的除塵現(xiàn)場上。由此，電源滿足了惡劣的工業(yè)使用環(huán)境，延長了電源的壽命。其次，因為可以使用原來工頻高壓升壓變壓器和高壓整流橋堆，可大大地為企業(yè)節(jié)省改造升級的成本和時間。
本發(fā)明的靜電除塵用可變頻用中頻電源與工頻電源相比，具有輸入電流各相平 衡，對市電干擾小，輸出電壓平穩(wěn)，對打火反應(yīng)靈敏及時，電壓恢復快，可以有較高的閃絡(luò)率，易于監(jiān)控，保護功能完善，能夠適應(yīng)工業(yè)使用環(huán)境，中頻電源性能提升方面有著更為顯著的除塵效果，其綜合成本低于三相電源。在現(xiàn)有的單相工頻電源改造中，更可以直接利用原來的單相工頻變壓器和高壓直流橋堆，節(jié)省改造成本。上述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明的一種靜電除塵用可變頻中頻電源，但本發(fā)明并不局限于實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靜電除塵用可變頻中頻電源，其特征在于包括 一三相可控整流濾波器，輸入與市電三相交流電相連接，用來對輸入的三相交流電進行整流濾波處理，輸出直流信號； 一 IGBT開關(guān)全橋,輸入與三相可控整流濾波器的輸出相連接,對輸入的直流信號進行通斷與換相控制，輸出SPWM脈沖波； 一濾波器，輸入與IGBT開關(guān)全橋的輸出相連接，對輸入的SPWM脈沖波進行濾波處理，輸出對應(yīng)的中頻交流波形；濾波器的輸出接至變壓器組件的輸入； 一中頻電源主控制器，中頻電源主控制器的輸入分別與濾波器的輸出和變壓器組件的輸出相連接，以采集濾波器所輸出的一次電流、一次電壓和變壓器組件所輸出的二次電流、二次電壓；中頻電源主控制器的輸出分別接至三相可控整流濾波器和IGBT開關(guān)全橋的控制端，中頻電源主控制器對三相可控整流濾波器的整流濾波輸出電壓進行控制；中頻電源主控制器對IGBT開關(guān)全橋的斬波換相進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電除塵用可變頻中頻電源，其特征在于所述的變壓器組件由工頻變壓器和高壓整流橋堆組成，所述中頻電源與工頻變壓器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電除塵用可變頻中頻電源，其特征在于所述的變壓器組件由中頻變壓器和高壓整流橋堆組成，所述中頻電源與中頻變壓器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電除塵用可變頻中頻電源，其特征在于所述的中頻電源主控制器設(shè)有用來實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)顯示的觸控屏。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電除塵用可變頻中頻電源，其特征在于所述的中頻電源主控制器設(shè)有CAN總線通訊接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電除塵用可變頻中頻電源，其特征在于所述的中頻電源主控制器包括DSP電路、PWM電平變換電路、PWM驅(qū)動電路和保護電路；DSP電路的輸入分別與濾波器和變壓器組件的輸出相連接，以采集濾波器所輸出的一次電流、一次電壓和變壓器組件所輸出的二次電流、二次電壓；DSP電路的輸出接至PWM電平變換電路的輸入；PWM電平變換電路的輸出接至PWM驅(qū)動電路的輸入；PWM驅(qū)動電路的輸出接至IGBT開關(guān)全橋的控制端；保護電路連接在三相可控整流濾波器、IGBT開關(guān)全橋和濾波器形成的回路中，保護電路的輸出分別接至DSP電路和PWM驅(qū)動電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電除塵用可變頻中頻電源，其特征在于所述的保護電路包括輸入電壓過壓保護電路、IGBT模塊過流保護電路、IGBT模塊短路保護電路、IGBT模塊高溫保護電路、輸入電源缺相保護電路和熔斷絲開路識別電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜電除塵用可變頻中頻電源，包括三相可控整流濾波器、IGBT開關(guān)全橋、濾波器和中頻電源主控制器，三相可控整流濾波器的輸入與市電三相交流電相連接，三相可控整流濾波器的輸出與IGBT開關(guān)全橋的輸入相連接，IGBT開關(guān)全橋的輸出與濾波器相連接，濾波器的輸出接至變壓器組件，中頻電源主控制器的輸入分別接至濾波器的輸出和變壓器組件的輸出，中頻電源主控制器的輸出分別接至三相可控整流濾波器和IGBT開關(guān)全橋的控制端。該結(jié)構(gòu)的靜電除塵用可變頻中頻電源，可以連接工頻變壓器并且提高了效率，也可以連接中頻變壓器，具有使用方便靈活，容易滿足工作環(huán)境條件的特點。
文檔編號H02M5/458GK102755931SQ201110433269
公開日2012年10月31日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者楊志強, 謝吉湖, 馬宗煊, 黃志超 申請人:廈門銳傳科技有限公司