CN1032122A - 气体净化电滤器的电源装置 - Google Patents

Abstract

气体净化电滤器电源装置包括两个直流电压电 源，其不同极性的电极分别接地。各直流电压电源另 外两个不同极性的电极与电滤器电晕放电电极之间 接有两个由具有空心阳极的三极管式电子束开关管 组成的高压调制器。极性交变电压调制器与各电子 束开关管的阴极和控制极相接，并通过隔离变压器与 控制电路相连，控制电路与四个传感器连接。由直流 电压电源、电子束开关管和电滤器电晕放电电极组成 的串联回路中串接有电感性储能元件。

Description

本发明是一种换能器，更确切些说，是一种气体净化电滤器的电源装置。

本发明的装置可用于热电站、冶金工业和水泥工业，对生产中产生的烟尘气体进行电净化。

现在用的最多的是单极电滤器电源装置，这种电滤器的主要工作缺点是，当灰尘沉积层的体电阻大于10⁹欧姆·厘米时，随着体电阻的增高，电滤器集尘和净化气体的效率降低。在这种情况下，灰尘沉积层来不及电离，灰尘层的充电过程一直要持续到它击穿并不发生反向电晕放电为止。因此，电滤器电极间的击穿电压降低，气体净化的效率随之降低。除此之外，用单相变压-整流线路装配的单极电源装置的额定功率利用率很低。

在这种电滤器的工作过程中产生火花放电和弧光放电，这些放电现象都降低了气体净化电滤器电源装置的可靠性。为了限制短路时产生的过荷电流，装了具有高电抗的扼流圈或者磁放大器，它们的功率达到电源装置有效功率的1/3，但它们也仅仅在火花放电和弧光放电周期的短时间中起作用。为了提高电抗，在电路中引入扼流圈或磁放大器后，使电源装置的额定功率过分提高，而且在无负载的情况下工作时导致装置的输出电压加倍。

现在广为人知的一种气体净化电滤器的电源装置使用的是单极供电，并包含一个限制电网电流的扼流线圈、与它们串联在一起的可控硅调节器、高压单相变压器和桥式整流器，整流器的一个正极接地，另一个正极通过阻抗扼流线圈与电滤器的电晕放电电极相接（Γ.-M.-A.AlueB，“电滤器电源组件”，1981，动力出版社，莫斯科，55页，图29）。电滤器装备有机械抖动沉积电极的装置，该装置经过一定的时间间隔由执行机构接通。

电滤器内净化气体的效率，取决于电离了的灰尘粒子在电滤器沉积电极上的沉积速度和加在电滤器上的工作电压波形，而所加电压又取决于整流器的电路、调节电压的方法、电源装置输出参数的水平，以及该装置的输出伏安特性。窄脉冲工作电压的形式保证了熄灭产生于电滤器电极间的弧光放电，但也使电源装置的效率以及电源装置的其它一些动力指标降低，比如说额定功率利用系数的降低。

在净化含有高阻值灰尘的气体时，随着电压和电流的增加，气体净化程度也仅仅只能在输出参数达到某一临界值时才有所提高，达到这些参数时，产生反向电晕放电。这样一来就降低了电滤器电源装置的效率。

在上述电源装置中，电滤器的电压是根据电滤器电极间火花击穿的平均次数调节的。这就导致了电源装置工作的不稳定性，造成过多的能量损耗和净化气体工艺过程效率的降低，因为最优的电极间火花击穿次数是由被净化的气流的参数决定的，这些参数是：湿度、化学成分和灰尘粒子的分散程度等。

由于电滤器的电压处于最大值，因此，电滤器电极间的火花击穿情况变成可调的。这种情况造成该装置供电工作状态和在有负载时装置内电物理过程的电磁不相容性，从而使电源装置工作不稳定，甚至一些单个元件损坏，最常见的是可控硅调节器、和整流器电极与电晕放电电极之间的高压电缆损坏。

现在知道较多的气体净化电滤器的电源装置是单极供电，它有一个由变压器和整流器串联组成的直流高压主电源（美国专利申请№.4183736）。直流高压主电源的输出与一个辅助脉冲电流电源相接，而辅助脉冲电流电源的输出与电滤器的电晕放电电极相连。辅助电源的脉冲电压值约等于主电源电压值的10%。

在电源装置工作时，辅助电源的脉冲电压就叠加在主电源的直流电压上，且可调节脉冲的幅度、频率和宽度。这样就可灵活地控制电晕放电的电流密度，并减弱电滤器内反向电晕放电过程的强度。上述电源装置的缺点是，额定功率的利用系数低且在净化含高阻抗灰尘气体时工作不稳定。在现有的电源装置中，不能保证供电电源中电磁过程和在负载中发生的电物理过程的相容性，从而也就不能保证有效地保护电源装置免于电滤器电极间的火花放电及其它的电弧击穿现象。多单元的电滤器由一个总电源供电，在动力上是最为合算的。但由于不能单独地分开调节每一部电滤器的电参数（电晕放电电流），因而有很多困难。

现在还有一种众所周知的气体净化电滤器电源装置，它包括一个直流电源，该电源的输出通过几个并联的二极管与一组并联的电容器相接。电容器通过半导体整流管周期性地放电，供给升压变压器几个并联的初级线圈，变压器的次级线圈与电滤器的电晕放电电极相连（美国专利申请№.3641740）。采用微秒级脉宽的脉冲电压给电滤器供电，可以提高电滤器的电晕放电电极和沉积电极之间的最高工作电压，并能强化灰尘粒子的充电过程。但是，取决于灰尘粒子的沉积速度和中和速度的净化气体的主要工艺过程的效率并不提高，这是因为，当电容器快速放电时，灰尘粒子反复充电过程过于频繁。

这种电源装置的额定功率利用系数和效率不超过0.5。

还有一种众所周知的气体净化电滤器的电源装置能提供极性可变的供电电源，它有两个可调节的直流高压电源，其不同极性的两个电极各自都接地（苏联专利申请№.904786）。在每一个电源中，它们的另外的不同极性电极和电滤器电晕放电电极之间连接着两个高压换向器。这种电源装置还有一个控制电路，它的输入端和传送电学参量和物理参量的传感器相接，而它的输出端则与高压换向器相连。

根据控制电路的信号，起着电动机械开关作用的高压换向器周期性地将电滤器的电晕放电电极从一个直流电压电源上断开，而接入另一个直流电压电源，在电滤器的电极上形成可变极性的电压，从而保证了电滤器本征电容周期性地重新充电。

应用矩形脉冲和长脉冲（τ～1秒）的交变电压，可保证电滤器内的灰尘粒子重新充电的最佳状态，并可排除在沉积电极上沉积的灰尘层内产生反向电晕放电过程的起因。在电压极性改变的瞬间，电滤器处于前一个脉冲极性的高充电电压状态。由于上述原因，在高压换向器内产生无法控制的放电过程的可能性就增加了，因而降低了电源装置的电力设备工作的可靠性。为了避免在换向期间的放电，现有的装置配备了一个辅助可控放电元件，该元件与电晕放电电极并联，并接入控制电路。随着在电网电路和控制线路中产生的转换过程，可控放电元件作周期性的动作，这就降低了气体净化效率和电源装置工作的可靠性。此外，因为必须使电晕放电电极周期性接地，就使电源装置的工作变得更为复杂。当电滤器中产生火花放电和弧光放电时，通过电网电路中加接的强电抗达到限流目的，所以就降低了电源装置的效率和额定功率的利用系数。当电源装置在空载情况下工作时，不可避免地会在供电电路中产生过电压，这将危害设备的绝缘性。

为了避免在有负载时产生弧光击穿现象，上述装置需在高电抗下运转，这不仅需要提高额定功率，而且限制了净化含有高电阻灰尘气体的有效工作范围，也限制了多单元电滤器的供电工作。因为电滤器的伏-安特性与灰尘密度有关，所以，在一些多单元装置中发现，下一个单元的电流和电压与前面一个单元的电参数有关。只有在每一个单元都由自已独立的电压电源供电时，电滤器才可能有效地工作，这就限制了电源装置的功能和电力参数。

本发明的主要任务是发明一个气体净化电滤器的电源装置，它有一些这样的高压换向器，电路图的实施表明，它可以在换向过程中限制电源装置内的电压和电流，并提高装置的可靠性和气体净化的质量。

为达到上述目的，在气体净化电滤器的电源装置中，装有两个直流电压电源，它们中一个电源的正极（或反之）和另一个电源的负极（或反之）接地;还有两个高压换向器，该换向器接在每一个直流电压电源的另外两个极性不同的电极与电滤器电晕放电电极之间;以及一个控制电路组件，它的输入端与传送电参数和物理参数的传感器相接。而它的输出端与高压换向器相接，按照本发明要求，是以带有空心阳极的三极管型式的电子束开关管作为高压换向器的。同时该装置还附加有电压极性交变调制器，其数量根据电子束开关管的数目而定，每个调制器的输入通过各自的隔离变压器与控制电路相接，而第一、第二输出端与电子束开关管的阴极和控制电极相接;该装置还有一些电感式储能元件，每个元件都接在由直流电压电源、电子束开关管、电滤器电晕放电电极串联组成的电路中。

为了提高电源装置中快速转换过程能量回收的效率，电子束开关管的阳极最好采用法拉第筒的形式。

为了进一步提高电源装置的可靠性，电压极性交变调制器配置在导电屏蔽盒内最合适，导电屏蔽盒的外表面与电子束开关管的控制电极电联结，此时交变电压调制器的第一个输出端与导电屏蔽盒电绝缘，而交变电压调制器的第二个输出端与导电屏蔽盒的内表面相接。

在用于多单元电滤器供电时，为了提高电源装置的效率和功率利用系数，每一对电子束开关管（电子束开关管的数目与电滤器单元数目相等）最好并联在两个直流电压电源的不同极性的电极之间，而那些电感性储能元件则用脉冲变压器组成，脉冲变压器的初级线圈至少与两个和控制电路相连的辅助调制器相接，脉冲变压器的次级线圈串联在电子束开关管和电滤器电晕放电电极之间。

采用本发明，可以在气体净化电滤器供电改变极性的过程中，有效地限制装置中由此而产生的电压和电流，并能提高电源装置的可靠性和气体净化的质量。

下面用图具体地说明本发明气体净化电滤器电源装置的工作情形：

图1表示本发明提出的单单元气体净化电滤器电源装置的电路方框图;

图2表示的是本发明提出的多单元气体净化电滤器电源装置的电路方框图;

图3是本发明提出的辅助调制器的电路;

图4是本发明提出的多单元气体净化电滤器电源装置工作的另一实施方案的电路方框图;

图5是本发明图1所示装置的工作曲线图，示出了电滤器电晕放电电极上的电压和电感元件中电流随时间变化的关系曲线。

图6是本发明电子束开关管的阳极电流和控制极电流随阳极电压变化的关系曲线;

图7a，b是本发明图2所示装置中接在高压电源电极上的电子束开关管的阴极和阳极电压与时间的关系曲线;

图7c，d是本发明的极性交变电压辅助调制器输出端电压随时间变化的关系曲线;

图7e，f是本发明电滤器电晕

曲线;

图8是本发明电源装置的电流和电滤器的电流随电压变化的关系曲线。

气体净化电滤器电源装置包括两个可调直流高压电源1、2（图1），每一个都包括有串联于其中，并接入电网的接触器3，和整流变压器4。直流电压电源1的正极5和直流电压电源2的负极6接地。

直流高压电源1、2的接触器3按众所周知的方法工作〔C.B.Щanupo，A.C.Cepeδp

kol，B.N.Лaнтeleel，“气体净化电滤器的半导体整流管和磁性半导体整流管式电源装置”1978，动力出版社（莫斯科），第31页，图2-3〕。

这种装置包括两个高压换向器，它们由电子束开关管7、8构成，这种整流器是三极管式的，有一个阴极9，一个控制电极10和一个空心阳极11。

电子束开关管7、8的空心阳极11可制成法拉第筒式。

直流电压电源1的负极12上，经过电感性储能元件13接到电子束开关管7的阴极9。电子束开关管8的阳极11通过电感性储能元件15接在直流电压电源2的正极14上。电子束开关管7的阳极11和电子束开关管8的阴极9接在气体净化电滤器17的电晕放电电极16上。

电子束开关管7、8与极性交变电压调制器18、19相接。极性交变电压调制器包括电子管20、21，它们反向相接，电子管包括阴极22，二个控制栅23、24和阳极25。电子管20的阴极22和电子管21的阳极25同时接入电子束开关管7、8的控制电极10的电路中，并组成调制器18、19的输出端26。电子管20、21的控制栅23、24接在脉冲发生器27、28的相应接点上。电子管21的阴极22和电子管20的阳极25一起串联在调制整流器29、30的相应点上。调制整流器29和脉冲发生器28相连。

调制整流器30和脉冲发生器27相连接。

极性交变电压调制器18、19都装在导电的屏蔽盒31之中。

电子管20的阴极22和电子管21的阳极25相互连接，并与导电屏31相接，导电屏的外表面与控制电极10在接点32处电连接。调制整流器29、30的连接点33和导线34相连，此导线也构成了极性交变电压调制器18、19的绝缘输出点35的连线，极性交变电压调制器本身则接到电子束开关管7、8的阴极9。

组成极性交变调制器18、19的控制输入端36、37是脉冲发生器27、28的输入端，它们经过信号隔离变压器38、39与控制电路40的输出端相接。作为极性交变电压调制器18、19的输出端41、42的调制整流器29、30的输入端通过电力电路隔离变压器43接入电网电路45。电力电路隔离变压器装在屏蔽盒44内。

信号隔离变压器38、39和电力电路隔离变压器43布置在绝缘屏蔽盒44中，在屏蔽盒上安装导电屏31和开关管7。

隔离变压器38、39的线圈带有静电高电位电屏46和接地屏47，它们通过引出线48和极性交变电压调制器18、19的导电屏31相接。

电源装置中还包括直流电压电源的电流传感器49、50，它们和直流电压电源1、2的地极5、6相接;还有接在电滤器17电晕放电电极16上的电压传感器51;包括接在电滤器17的沉积电极53上的反向电晕放电传感器52。

直流电压电源的电流传感器49、50的输出端54、55，电滤器电晕放电电极上的电压传感器51的输出端56以及反向电晕放电传感器52的输出端57，都接在控制电路40的输入端上。

控制电路40通过它的输出端58、59与相应的直流电压电源1、2的接触器3联结，同时通过它的输出端60、61与信号隔离变压器38、39相接。

控制电路40的工作原理已是众所周知的〔“电机工业”，“高压设备，变压器，电力电容器”集，1981年，第9期，122页，“电滤器供电电源电子换向器”16-18页”〕。

多单元气体净化电滤器电源装置〔例如，电滤器17由三个单元62、63、64组成（图2）〕，其每一对电子束开关管7、8（电子束开关管的对数正好等于电滤器17各单元的总数）都并联在两个直流电压电源1、2的极性不同的电极12、14之间。电感性储能元件的工作是由脉冲变压器65、66代替的。每一个脉冲变压器65、66的初级线圈67通过它的输出端68与辅助调制器69相接。各个脉冲调制器65、66的次级线圈70串联在电子束开关管7或者8和多单元电滤器的各单元62、63、64的电晕放电电极之间。辅助调制器69的输出端71、72与控制电路40相连。电子束开关管7、8和脉冲变压器65、66的次级线圈70一起接在两个直流电压电源1、2之间，组成多臂换向电桥的各臂73、74、75、76、77、78，电滤器17的各单元62、63、64的电晕放电电极分别接到电桥的电流对角分割点上。

在该电滤器电源装置的实施方案中，直流电压电源1、2带有接触器3和由升压变压器79构成的整流变压器4。升压变压器的次级线圈与桥式整流器80相接。

辅助调制器69包括串联在一起的与电力网82相连的可控硅调节器81（图3），还包括充电电源83、充电扼流线圈84、二极管85，以及换向半导体整流管86，该管是与脉冲形成网络87并联的。脉冲变压器65、66通过本身的输出端68接向脉冲形成网络87。换向半导体整流管86接在各个脉冲变压器65、66初级线圈67的接地线88与脉冲形成网络87的输入端89之间。可控硅调制器81的输出端和换向半导体整流管86一起组成了辅助调制器69的输出端71、72，这些辅助调制器的输出端接向控制电路40。

多单元电滤器的电源装置还可以如图4示出的那样，用另外一种方案实施。气体净化电滤器17，由两个单元90、91构成。四臂换向电桥的四个臂92、93、94、95是由电子束开关管7、8和脉冲变压器65、66的次级线圈70串联而成的，脉冲变压器的初级线圈67与两个辅助调制器69相接。在高压电源1、2不同极性的电极12、14上接上了阻尼RC-网络96、97。

也可以采用阻尼LC-网络。

换向电桥的对角线，用高压电缆98、99接在电滤器17的90、91单元的各电晕放电电极16上。

气体净化电滤器的电源装置是按下列方式工作的。

极性交变电压调制器18、19的电子管21（图1）在初始状态时是开路的，在电子束开关管7、8的控制极10上加的是负截止电压，此负压取自调制器18、19的整流器29。电源装置在直流电压电源1、2中的接触器3的作用下被平稳地带到空载状态。当直流电压电源1、2的输出电压达到给定值时，接在电滤器电晕放电电极上的电压传感器51向控制电路40的输入端给出一个信号，这一信号又组成一系列信号，它们从控制电路40的输出端60、61出来，经过隔离变压器38、39，输入到极性交变电压调制器18、19的输入端36、37。在来自控制电路40的这些信号作用下，通过导电屏31外表面静电电位的改变，使电子束开关管7、8依次导通和截止，导电屏的静电电位受极性交变电压调制器18、19的控制，并加在电子束开关管7或8的控制极10上。

当控制电极10为负电位时，电子束开关管7、8中的一个将处于截止状态。相应的负极性电压是由调制整流管29和极性交变电压调制器18、19中的电子管21产生的。

当控制电极10处于正电位时，电子束开关管7、8中的某一个管处于导通状态。相应的正极性电压是由极性交变电压调制器18、19中的整流管30、电子管20和脉冲发生器27产生的。

根据电滤器17的电流大小、电子束开关管7、8的控制极10的电压大小，以及极性交变电压调制器18、19输出电流的大小，电子束开关管7、8要么在接通状态工作（此时阳极11上的电压降很小，小于1千伏），要么在有阻抗状态下工作（此时在阳极11上的电压降升高，高到使电滤器17的电晕放电电极16上发生击穿的程度）。

在此电源装置实施方案中，如果电子束开关管7、8的阳极11制成法拉第筒式时，法拉第筒表面积大，而且可以用液体强制冷却，那么，在开关转换时间间隔τ_i、τ_o内（图5），正脉冲和负脉冲的脉冲前沿是靠把电子束开关管7、8（图1）的电子束动能转变为热能的过程实现的。

在时间t＝0的瞬间（图5），在电子束开关管7导通的条件下，电滤器17（图2）的本征电容开始充电。脉冲前沿τ_i的斜率（图5）取决于充电回路的各种参量R、L、C，诸如电滤器17的本征电容和电感13、15，以及电子束开关管7、8（图1）电子束的阻尼工作条件。

反映出电滤器17（图1）的功率控制和调制可能性特点的脉冲前沿上升时间τ_i、τ_o（图5）则取决于负载电流的大小、电子束开关管7、8的控制电极10的电压大小，以及它们的寄生电容和电网电路的时滞特性，诸如电滤器17的本征电容大小，直流电压电源1的整流变压器4回路中的电感元件13、15。电子束开关管7、8的调节功能和稳定功能由图6的关系曲线决定，图6示出电子束开关管7、8的阳极11的电流和控制极10的电流与电压的关系。控制极10的电压U_y～常数，并且U¹ _y＞U² _y＞U³ _y＞U⁴ _y。这些特性曲线的关系，保证了极性交变电压脉冲前沿时间宽度τ_i（图5）的可控制性，并限制了电滤器17（图1）在火花放电和弧光放电期间的电流。电流限制的大小决定于来自直流电压电源的电流传感器49、50的信号、电晕放电电极上电压传感器51的信号，以及反向电晕放电传感器52的信号。就这样，在极性换向过程中，实现了对电滤器17工作状态灵活和适应性的控制。这一点对于净化含有高电阻灰尘，特别是其电阻率超过2×10⁸欧姆·米的气体来说是非常重要的。

在电滤器净化气体的工作过程中，会发生许多火花放电现象。火花放电的次数与烟尘气流的参数以及电滤器17的放电间隔的几何形状有关，一般在每分钟50到100次的范围内。随着烟尘粒子电阻率的增大，放电次数就增多。

电滤器17中的火花放电发生在t₂和t₄期间（图5）。电滤器17的电压恢复过程决定于电子束开关管7、8的性能以及它的伏-安特性（图6）。电子束开关管7、8（图1）限制了电滤器17的火花放电和弧光放电电流，它们的电流值不超过1.5倍。在时间τ_o的范围内（图5），电滤器极间空间很快恢复安定。

极性交变电压调制器18、19的屏蔽盒44（图1）在工作状态发生快速波动时，起着隔离控制回路的作用。

实际上，电滤器17内的气体放电不会发展到弧光放电的阶段，而火花放电阶段是这样发展的，即由电滤器17的缭畏诺绲缂统粱缂?6、53的电蚀过程和它的供电间歇都保持极小所致。

脉冲平坦部分的时间宽度τ_r（图5），是通过选择电子束开关管7或8（图1）的截止时间来调节的。在选定给定的正脉冲平坦部分的宽度τ_r（图5）之后，在时间t₆时，控制电路40（图1）给出一个导致电子束开关管7截止的信号和电子束开关管8导通的信号。此时构成一个下述回路：开关管7、电感元件13、直流电压电源1的整流变压器4、电源1的接地极5。在此回路中，进行电滤器17的本征电容放电。流经电感元件13的放电电流的限流和稳定，是由电子束开关管的控制极10上的电压达到预定值U_y时电子束开关管7（图6）的工作状态保证的。

在电感元件13中的电流变化i_L＝f（t）（图5），是由放电回路的非线性特性决定的，在此回路中，将在正极性工作电压时聚集在电滤器17的本征电容内的电磁能回收利用。

在时间t₈时，储存在电感元件13（图1）磁场内的能量，使电滤器17电极间的本征电容再次充电。到时间t₉（图5）时，电滤器17（图1）的本征电容再充电达到饱和。

在这之后，电子束开关管8形成一个工作电压负半波（图5）。所以，在极性交变电压调制器18、19（图1）的帮助下，可以充分进行控制的电子束开关管7、8能够在电滤器17工作电压极性改变时重新利用电磁能。同样也能重复利用电滤器17内发生火花放电时快速电物理交替过程中产生的能量。

正、负脉冲的宽度和幅度可由控制电路40单独调节。在控制电路的输入端同时输入来自直流电压电源的电流传感器49、59的信号、电晕放电电极的电压传感器51的信号，以及反向电晕放电传感器52的信号。

在这种情况下，避免或者降低反向电晕放电的影响，同时选取合适的电滤器17脉冲前沿的斜率，就可以自行抖掉电滤器17沉积电极53上的尘埃，这是因为由于本征电容的急剧变化而产生的电动机械效应的结果。

具有电滤器62、63、64的多单元电滤器17（图2）工作时，换向电桥73、75臂和74、76臂的开关管7、8成双成对地同时导通。控制电路按照直流电压电源的电流传感器49、50给出的信号、来自电晕放电电极传感器51的信号，以及来自反向电晕放电传感器52的信号来决定极性交变电压脉冲平坦部份的时间间隔τ₁和τ₂（图7a，b）。在t₁时，正好完成极性交变电压的脉冲前沿，而在t₂时，输入来自控制电路40输出端60、61（图2）的信号，因此，相应的73、74臂上的开关管7、8截止，而相应的75、76臂上的开关管7、8导通。 （图7a，b）是变换时间，此时，臂73上的电子束开关管7（图2）中的电流线性地 75上电子束开关管7中的电流则增大。从直流 原1的电极12（图1）支取的平均电流，在 （图7a，b）时间间隔内是一个常值。在t₃时（图7），对应的一对开关管7、8变换过程已经完成了，并且形成了电压脉冲的平坦部分，一直持续到时间t₄（图7），这时，开始了同极性电子束开关管7、8之间电流导通一截止的顺序周期性循环。

在辅助调制器69（图3）内，        案中设计有振荡电路87，它是由LC网络构成的。振荡电路87的电容器充电是靠充电电源83供给的。在半导体整流管86启动后，振荡电路87进行放电，半导体整流管的工作是根据从控制电路40输入到辅助调制器69的输入端72的信号进行的。放电电流流过脉冲变压器65的初级线圈67，脉冲变压器65、66的次级线圈70产生一个预定脉冲宽度的输出电压。脉冲电压高度由可控硅调节器81调节，它的控制输出端71与控制电路40相接。脉冲发送频率则随半导体整流管86的触发时间而改变。脉冲变压器65还起着隔离的作用，而且它的隔离作用是针对电滤器17的全负荷工作电压设计的。对电源装置输出电压的每一种极性，都采用它自已的辅助调制器69，调制器产生一系列正脉冲或负脉冲1按图7c，d），脉冲参数是：脉宽

;脉冲周期 ;脉冲幅度

。

脉冲变压器65的线圈，具有比较小的电感，并且是针对产生脉宽为数十微秒的短脉冲设计的，这些线圈起着阻抗扼流圈的作用，进一步限制了由于电滤器17的本征电容放电产生的超大脉冲电流。

将辅助脉冲变压器65、66串联在换向电桥所有的桥臂上，并采用相互独立的调制器18、19，就可能分别单独调节电滤器17中每一部电滤器的尘埃粒子放电和漂移的速度。

换向电桥的几个桥臂73、74、75、76、77、78构成形状复杂的极性交变电压 （图7e，f），它们的参数取决于调制器69、直流电压电源1和2，以及电子束开关管7和8的工作状态。在电滤器17的每一个单元62、63、64的本征电容中，储存的能量再生过程都伴随着能量的转变，即电滤器17的本征电容的剩余能量转变为脉冲变压器65和66的漏泄电感，此过程对应于时间间隔t₂-t₃。在此时间范围内，变压器65、66电感中的电流具有一个形状如i_L的电流脉冲。在这种情况下，电子束开关管7、8中形成一个没有电流的间歇（时间间隔为τ_n），从而减轻电源装置中的换向工作。

将调制器69（图2）和隔离脉冲变压器65、66产生的脉冲幅度为

的短调制脉冲叠加在长脉冲的极性交变电压上，将使得气体净化过程的效率进一步提高，这是因为分别增强和控制了烟尘粒子的充电速度和尘粒在电极53上的沉积速度的结果。

提供具有复杂的阶梯状的合成极性交变电压

（图7e，f），可以通过用改变所加脉冲（脉冲幅度为U_M）参数的途径来增加在电晕放电电场内的尘粒可以获得的电荷，并提高尘粒向沉积电极53（图2）漂移的速度。在基本的极性交变电压的调制上再加一不太大的功率P_M，可以在开关换向时间间隔

（图7）内保持电磁能量的再生条件不变的情况下，使气体净化的效率进一步提高。

由于形成了一个可以避免反向电晕放电并能保证电极自清除效应的具有复杂形状的极性交变电压，所以，可以从不同极性的直流高压电源1、2中连续支取电流，直流高压电源也可以用三相桥式电路构成。这就允许在电源1、2的额定功率利用系数接近于1的情况下工作。

如果成对的电子束开关管7、8的对数是奇数（如图2所示），那末，桥臂77、78的开关管7、8滞后到t₂时才开始工作。

随后，桥臂77、78的工况和换向电桥桥臂73、74的电子束开关管7、8的工作相类似。

气体净化电滤器的电源装置另一种实施方案的工作情况与上述的相似。在此方案中，辅助调制器69的输出端68与脉冲变压器65、66的初级线圈67并联，辅助调制器产生的同向脉冲或者输入到换向电桥桥臂92、94或者输入到93、95。调制器18和19与隔离变压器44联在一起，用开关管7（正极性）或开关管8（负极性）控制全部电桥臂92、93、94、95。接在直流电压电源1和2的正极12和14上的RC阻尼网络96、97起着防止在换向期间产生的过电压破坏作用的又一屏障。

图8上给出的是气体净化电滤器电源装置的外特性曲线，它是分别在开关管7的阳极或开关管8的阴极以及在电缆98和99（图2）上测得的结果。此外还示出了换向电桥（带正极的）桥臂74、76、78的特性曲线。在关系曲线I＝f（U）的图上采用的符号是：

U_o-输出端99上的电压;

I_o-本装置一个电桥臂输出端上的电流;

I_a-电滤器要求的电流;

U_a-电滤器电晕放电电极上的电压。

图I_o＝f（U_o）是对于各种额定功率（在1A＜I_o≤2A范围内）的曲线图。图I_a＝f（U_a）表示尘埃气流的各种参数值（尘粒的速度，湿度，浓度）的特性曲线。电源装置具有电压电源（额定工况）和电流电源（转换工况）的有效性能。

本装置中电子束开关管的采用，保证了装置的电网电路的主要元件相互之间以及它们与控制电路之间的电磁兼容性，从而提高了电源装置工作的可靠性。本装置在脉冲期间内可以将电压电源的工作状态转变为电流电源的工作状态，因而没有必要采用大功率的限流扼流圈，这种扼流圈会显著地降低额定电磁功率的利用系数。在净化含有高电阻值尘粒的气体时，极性交变电压的载波频率的最佳变化范围是0.01-10赫，调制脉冲宽度是10-100微秒，电压幅值比为

/U₁＝0.1-0.3。主脉冲前沿宽度可在5-20毫秒范围内变化，电流值达2.5安，电压值为±50千伏。

本装置可用于多单元电滤器的供电（电滤器的单元数n＝2-8），供电功率可达数十万瓦或更高。在这些条件下，很容易实现电滤器的非对称供电工况，方法是使用不同幅度和宽度的脉冲就行。这就能更加有效地进行气体净化的过程。

Claims (4)

1、一种气体净化电滤器电源装置，它包括两个直流电压电源(1，2)，两个电源中的不同极性的电极(5，6)各自接地；两个高压调制器，它们接在两个直流电压电源(1，2)的另外两个极性不同的电极(5，6)和电滤器(17)电晕放电电极(16)之间；一个控制电路(40)，它的输入端与传送电参数和物理参数的传感器(49，50，51，52)相接，而它的输出端则与高压调制器相接；该装置的特征在于：它的高压调制器的任务是用三极管式的电子束开关管(7，8)完成的，这种开关管的阳极是空心阳极(11)；该装置还包括两个辅助电压极性换向调制器(18，19)，调制器的数目与电子束开关管(7，8)的数目相等；调制器的输入端(36，37)，通过各自的隔离变压器(38，39)与控制电路(40)相连，而调制器的第一和第二输出端(35，26)分别接在电子束开关管(7，8)的阴极(9)和控制极(10)上；该装置还包括一些电感式储能元件(13，15)，每一个储能元件都接在由下列部件串联而成的电路中，这些部件是：直流电压电源(1，2)，电子束开关管(7，8)，电滤器(17)的电晕放电电极(16)。

2、根据权利要求1的电源装置，其特征在于：电子束开关管（7，8）的阳极（11）是法拉第筒式的阳极。

3、根据权利要求1、2的电源装置，其特征在于：极性交变电压调制器（18，19）是装在封闭的导电屏（31）内的，屏的外表面与电子束开关管（7，8）的控制极（10）电联结，此时，极性交变电压调制器（18，，19）的第一输出端（35）与导电屏（31）绝缘，而第二输出端（26）则与导电屏（31）的内侧面相接。

4、一种根据权利要求1、2、3中任一项的气体净化多单元电滤器的电源装置，其特征在于：每一对电子束开关管（7，8）都并联在两个直流电压电源（1，2）的二个极性不同的电极（5，6）之间，开关管的对数与电滤器（17）的单元数目（62，63，64）相等，且电感性储能元件（13，15）用脉冲变压器（65，66）代替，该变压器的初级线圈（67）至少与两个接在控制电路（40）上的辅助调制器（69）相连，而变压器的次级线圈（70）串联在电子束开关管（7，8）和电滤器（17）的电晕放电电极（16）之间。

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