CN102755931A

CN102755931A - 静电除尘用可变频中频电源

Info

Publication number: CN102755931A
Application number: CN2011104332695A
Authority: CN
Inventors: 黄志超; 马宗煊; 杨志强; 谢吉湖
Original assignee: Xiamen Rech Technology Coltd
Current assignee: Xiamen Rech Technology Coltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明公开了一种静电除尘用可变频中频电源，包括三相可控整流滤波器、IGBT开关全桥、滤波器和中频电源主控制器，三相可控整流滤波器的输入与市电三相交流电相连接，三相可控整流滤波器的输出与IGBT开关全桥的输入相连接，IGBT开关全桥的输出与滤波器相连接，滤波器的输出接至变压器组件，中频电源主控制器的输入分别接至滤波器的输出和变压器组件的输出，中频电源主控制器的输出分别接至三相可控整流滤波器和IGBT开关全桥的控制端。该结构的静电除尘用可变频中频电源，可以连接工频变压器并且提高了效率，也可以连接中频变压器，具有使用方便灵活，容易满足工作环境条件的特点。

Description

静电除尘用可变频中频电源

技术领域

本发明涉及一种电源，具体地说是涉及一种静电用除尘的静电除尘用可变频中频电源。

背景技术

变频电源是将市电中的交流电经过AC→DC→AC变换，输出可为正弦波，视使用的对象需要，也可以是其他波形，输出频率和电压一定范围内连续可调。

高压静电除尘器ESP(Electrostatic Precipitator)具有技术成熟、除尘效率高、处理烟气量大、运行维护费用低等优点，长期以来被广泛应用于工业领域的大气污染治理。作为静电除尘器系统的核心部分，供电控制设备的供电能力和原理特点很大程度上决定着除尘的效果和效率，在提高静电除尘器整体性能方面起着重要作用。一直以来，我国静电除尘器所使用的电源基本上都是单相工频可控硅相控电源(以下简称单相工频电源)，效率低，功耗大，不利于节能减排。在单相工频电源现有的替代产品中，虽然三相工频可控硅电源(以下简称三相工频电源)和高频IGBT开关电源(以下简称高频电源)可以替代，三相工频可控硅电源的这种静电除尘电源性能突出，技术较为成熟，但必须用三相高压变压器及高压整流桥替换原来的单相工频高压变压器和高压整流桥。而用高频电源这种新型电源替换，则需重新设计安装现场，同时高频电源通常是需要安装在高压除尘电场的附近，且其为电子产品，工作环境条件要求严格，用这二种电源代替原来的单相工频电源都有改装费用高和时间长、造成正常生产的超标排放，都将影响电源升级改造方案的实施。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种输出连续可调的单相电压(30～360Vac)、频率在50～400Hz连续可调、多种波形，并且可连续不间断工作，满足工业场所使用要求，易于监控的静电除尘用可变频中频电源，可以针对于原来使用单相工频可控硅相控电源的除尘装置，无需变换单相工频变压器，而且也不用对静电除尘电场作任何改动，且原来的工频高压变压器的放置地点也不需改变；也可以连接中频变压器，具有更小的体积，并节省了铁、铜材料。具有使用方便灵活，容易满足工作环境条件的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种静电除尘用可变频中频电源，包括：

一三相可控整流滤波器，输入与市电三相交流电相连接，用来对输入的三相交流电进行整流滤波处理，输出直流信号；

一IGBT开关全桥，输入与三相可控整流滤波器的输出相连接，对输入的直流信号进行通断与换相控制，输出SPWM脉冲波；

一滤波器，输入与IGBT开关全桥的输出相连接，对输入的SPWM脉冲波进行滤波处理，输出对应的中频交流波形；滤波器的输出接至变压器组件的输入；和

一中频电源主控制器，中频电源主控制器的输入分别与滤波器的输出和变压器组件的输出相连接，以采集滤波器所输出的一次电流、一次电压和变压器组件所输出的二次电流、二次电压；中频电源主控制器的输出分别接至三相可控整流滤波器和IGBT开关全桥的控制端，中频电源主控制器对三相可控整流滤波器的整流滤波输出电压进行控制；中频电源主控制器对IGBT开关全桥的斩波换相进行控制。

所述的变压器组件由工频变压器和高压整流桥堆组成，所述的中频电源与工频变压器连接使用，可以自适应调节运行参数到最佳状态，可提高效率，降低能耗。

所述的变压器组件由中频变压器和高压整流桥堆组成，所述中频电源与中频变压器相连接。

所述的中频电源主控制器设有用来实现参数设定和数据显示的触控屏。

所述的中频电源主控制器设有CAN总线通讯接口。

所述的中频电源主控制器包括DSP电路、PWM电平变换电路、PWM驱动电路和保护电路；DSP电路的输入分别与滤波器和变压器组件的输出相连接，以采集滤波器所输出的一次电流、一次电压和变压器组件所输出的二次电流、二次电压；DSP电路的输出接至PWM电平变换电路的输入；PWM电平变换电路的输出接至PWM驱动电路的输入；PWM驱动电路的输出接至IGBT开关全桥的控制端；保护电路连接在三相可控整流滤波器、IGBT开关全桥和滤波器形成的回路中，保护电路的输出分别接至DSP电路和PWM驱动电路。

所述的保护电路包括输入电压过压保护电路、IGBT模块过流保护电路、IGBT模块短路保护电路、IGBT模块高温保护电路、输入电源缺相保护电路和熔断丝开路识别电路。

本发明的一种静电除尘用可变频中频电源，一个突出的特点是可以与工频高压变压器连接，即针对于原来使用单相工频可控硅电源的除尘装置，无需变换单相工频变压器和原来的除尘装置，可以直接使用本中频电源。本发明也可以使用中频变压器，中频变压器比工频变压器可以有更小的体积，节省了铁、铜材料。

本发明的一种静电除尘用可变频中频电源，频率可变，可变频率从50Hz到400Hz，且可实现除正弦波以外的方波、梯形波等波形；本发明还可根据所接的变压器和除尘装置的工况自适应调节其运行参数，达到除尘最高效率、用电最小功耗。能耗效率由工频可控硅电源的64％提高到本发明的85％以上。本发明与工频、中频变压器的连接，可以分开放置，适应除尘装置安装的恶劣环境。

本发明的一种静电除尘用可变频中频电源，是一种输出连续可调的单相电压(30～360Vac)、频率在50～400Hz连续可调、多种波形，并且可连续不间断工作，满足工业场所使用要求，易于监控的可变频中频电源，电源输出电压控制、频率改变可通过触摸屏控制和显示，可显示的还包括变压器组件(即高压变压器和高压整流桥堆)后的升压、整流的二次电压、二次电流。内部通讯由CAN总线和协议完成，外部通讯通过TCP/IP连接到上位机，方便组网监控。

本发明的一种静电除尘用可变频中频电源，三相可控整流滤波器接入三相380V、50Hz交流电，经三相可控整流滤波器整流滤波处理后变成约510V直流电压；三相可控整流滤波器的输出接至IGBT开关全桥，IGBT开关全桥受中频电源主控制器的控制，中频电源主控制器控制触发脉冲顺序来控制IGBT开关全桥的通断得到所需频率及大小的SPWM波形，此部分输出为高压(最大电压幅度等于直流电压)；最后经滤波器滤波处理后，变成正弦波或其他波形输出(最大电压360V)，把其引到高压升压变压器和高压整流桥堆，整流后的直流电压输出到静电除尘电场。

本发明的有益效果是，由于采用了三相可控整流滤波器、IGBT开关全桥、滤波器和中频电源主控制器来构成静电除尘用可变频中频电源，且三相可控整流滤波器的输入与市电三相交流电相连接，三相可控整流滤波器的输出与IGBT开关全桥的输入相连接，IGBT开关全桥的输出与滤波器相连接，滤波器的输出接至变压器组件，中频电源主控制器的输入分别接至滤波器的输出和变压器组件的输出，中频电源主控制器的输出分别接至三相可控整流滤波器和IGBT开关全桥的控制端。该结构的静电除尘用可变频中频电源，通过后级相接的变压器组件后，可以输出连续可调的单相电压(30～360Vac)、频率在50～400Hz连续可调、多种波形，并且可连续不间断工作，能够满足工业场所使用要求，具有易于监控的特点，可以针对于原来使用单相工频可控硅相控电源的除尘装置，无需变换单相工频变压器，而且也不用对除尘电场作任何改动，且原来的工频高压变压器的放置地点也不需改变；也可以连接中频变压器，具有更小的体积，并节省了铁、铜材料。该结构的静电除尘用可变频中频电源具有使用方便灵活，容易满足工作环境条件的特点。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种静电除尘用可变频中频电源不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的中频电源主控制器的原理框图；

图3是本发明的中频电源主控制器的保护电路的原理框图。

具体实施方式

请参见图1所示，本发明的一种静电除尘用可变频中频电源，包括：

一三相可控整流滤波器2，输入与市电三相交流电1相连接，用来对输入的三相交流电进行整流滤波处理，输出直流信号；

一IGBT开关全桥3，输入与三相可控整流滤波器2的输出相连接，对输入的直流信号进行通断与换相控制，输出SPWM脉冲波；

一滤波器4，输入与IGBT开关全桥3的输出相连接，对输入的SPWM脉冲波进行滤波处理，输出对应的中频交流波形；滤波器4的输出接至变压器组件7的输入；和

一中频电源主控制器5，中频电源主控制器5的输入分别与滤波器4的输出和变压器组件7的输出相连接，以采集滤波器4所输出的一次电流、一次电压和变压器组件7所输出的二次电流、二次电压；中频电源主控制器5的输出分别接至三相可控整流滤波器2和IGBT开关全桥3的控制端，中频电源主控制器5对三相可控整流滤波器2的整流滤波输出电压进行控制；中频电源主控制器5对IGBT开关全桥3的斩波换相进行控制。

其中，变压器组件7包括高压变压器71和高压整流桥堆72；

所述的中频电源主控制器5设有用来实现参数设定和数据显示的触控屏。

所述的中频电源主控制器5设有CAN总线通讯接口，通过CAN总线6与相关部件相连接。

请参见图2所示，所述的中频电源主控制器5包括DSP电路51、PWM电平变换电路52、PWM驱动电路53和保护电路54；DSP电路51的输入分别与滤波器4和变压器组件7的输出相连接，以采集滤波器4所输出的一次电流、一次电压和变压器组件7所输出的二次电流、二次电压；DSP电路51的输出接至PWM电平变换电路52的输入；PWM电平变换电路52的输出接至PWM驱动电路53的输入；PWM驱动电路53的输出接至IGBT开关全桥3的控制端；保护电路54连接在三相可控整流滤波器2、IGBT开关全桥3和滤波器4形成的回路中，保护电路54的输出分别接至DSP电路51和PWM驱动电路53。DSP(Digital Signal Processors)是中频中频电源主控制器5的核心器件，它产生SPWM波形，读入电源输出的电流、电压值以及经高压变压器和高压桥堆后的二次电流、二次高压，判断高压静电除尘的运行状态，并根据需要调整各种参数输出PWM波形到PWM电平变换电路52；(PWM电平变换电路52是将DSP电路51的PWM波形由TTL低电平变为符合后级需要的CMOS电平；PWM驱动电路53是将前级PWM波的CMOS电平变为驱动IGBT的控制信号，它必须具有一定的功率输出。

请参见图3所示，所述的保护电路54包括输入电压过压保护电路541、IGBT模块过流保护电路542、IGBT模块短路保护电路543、IGBT模块高温保护电路544、输入电源缺相保护电路545和熔断丝(空气开关)开路识别电路546。一旦上述任一电路发生了保护的情况，都将产生告警信号，保护静电除尘用可变频中频电源。

本发明的一种静电除尘用可变频中频电源，三相可控整流滤波器2接入市电三相交流电1即三相380V、50Hz交流电，经三相可控整流滤波器2整流滤波处理后变成约510V直流电压；三相可控整流滤波器2的输出接至IGBT开关全桥3，IGBT开关全桥3受中频电源主控制器5的控制，中频电源主控制器5控制触发脉冲顺序来控制IGBT开关全桥3的通断得到所需频率及大小的SPWM波形，此部分输出为高压(最大电压幅度等于直流电压)，即，按SPWM波形输出满幅度为三相可控整流滤波器2等电压幅度的PWM功率波形；而后经滤波器4(为LC滤波器)滤波处理后，变成正弦波或其他波形输出(最大电压360V)，即，得到50Hz～400Hz的、30～360Vac的、大功率输出的正弦波或其他波形；最后，把其引到高压升压变压器71和高压整流桥堆72，整流后的直流电压输出到静电除尘电场。整流后输出到静电除尘电场，实现高压直流输出，满足静电除尘的高压电场的要求。

本发明的静电除尘用可变频用中频电源，电源本体的输出是50Hz～400Hz的交流电源，属中低频，因此本发明静电除尘用可变频用中频电源本体与高压升压变压器和高压整流桥堆的分开放置，使得电源能够适应恶劣的工厂环境。静电除尘用可变频用中频电源本体大部分均由大规模集成电路和功率器件组成的电子电路，不能适应常年的恶劣工作环境，而高压升压变压器和高压整流桥堆由硅钢片、铜排、整流桥堆组成，经过油浸处理和密封后，可适应恶劣工作环境，故可将静电除尘用可变频用中频电源本体放置于环境较好的地方(如室内且通风、干净干燥的专用地点)，高压升压变压器和高压整流桥堆放置于靠近环境恶劣的除尘现场上。由此，电源满足了恶劣的工业使用环境，延长了电源的寿命。其次，因为可以使用原来工频高压升压变压器和高压整流桥堆，可大大地为企业节省改造升级的成本和时间。

本发明的静电除尘用可变频用中频电源与工频电源相比，具有输入电流各相平衡，对市电干扰小，输出电压平稳，对打火反应灵敏及时，电压恢复快，可以有较高的闪络率，易于监控，保护功能完善，能够适应工业使用环境，中频电源性能提升方面有着更为显著的除尘效果，其综合成本低于三相电源。在现有的单相工频电源改造中，更可以直接利用原来的单相工频变压器和高压直流桥堆，节省改造成本。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种静电除尘用可变频中频电源，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种静电除尘用可变频中频电源，其特征在于：包括：

一滤波器，输入与IGBT开关全桥的输出相连接，对输入的SPWM脉冲波进行滤波处理，输出对应的中频交流波形；滤波器的输出接至变压器组件的输入；

2.根据权利要求1所述的静电除尘用可变频中频电源，其特征在于：所述的变压器组件由工频变压器和高压整流桥堆组成，所述中频电源与工频变压器相连接。

3.根据权利要求1所述的静电除尘用可变频中频电源，其特征在于：所述的变压器组件由中频变压器和高压整流桥堆组成，所述中频电源与中频变压器相连接。

4.根据权利要求1所述的静电除尘用可变频中频电源，其特征在于：所述的中频电源主控制器设有用来实现参数设定和数据显示的触控屏。

5.根据权利要求1所述的静电除尘用可变频中频电源，其特征在于：所述的中频电源主控制器设有CAN总线通讯接口。

6.根据权利要求1所述的静电除尘用可变频中频电源，其特征在于：所述的中频电源主控制器包括DSP电路、PWM电平变换电路、PWM驱动电路和保护电路；DSP电路的输入分别与滤波器和变压器组件的输出相连接，以采集滤波器所输出的一次电流、一次电压和变压器组件所输出的二次电流、二次电压；DSP电路的输出接至PWM电平变换电路的输入；PWM电平变换电路的输出接至PWM驱动电路的输入；PWM驱动电路的输出接至IGBT开关全桥的控制端；保护电路连接在三相可控整流滤波器、IGBT开关全桥和滤波器形成的回路中，保护电路的输出分别接至DSP电路和PWM驱动电路。

7.根据权利要求6所述的静电除尘用可变频中频电源，其特征在于：所述的保护电路包括输入电压过压保护电路、IGBT模块过流保护电路、IGBT模块短路保护电路、IGBT模块高温保护电路、输入电源缺相保护电路和熔断丝开路识别电路。