CN105080723B - 一种大功率高压脉冲产生电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率高压脉冲产生电路，包括高频直流充电电路和高压脉冲电路，高频直流充电电路由依次连接的整流滤波电路、高频逆变升压电路和高频整流电路组成，高压脉冲电路包括一脉冲变压器和两个IGBT电子开关，脉冲变压器一次侧两端各自经储能电容分别连接高频直流充电电路正负输出端，且各自经一IGBT电子开关相连接并与脉冲变压器一次侧的中间抽头共同接地。两储能电容分别与脉冲变压器相连线圈漏感以及容性负载上的等效电容构成两串联的LC谐振环。本发明高压脉冲功率大，脉冲幅度、频率皆灵活可调，储能电容采用高频直流充电，省去了限流电感和电子开关的保护电路，简化了电路，适用范围广。

Description

一种大功率高压脉冲产生电路

技术领域

本发明涉及电除尘器用高压电源的控制电路，具体涉及一种电路结构简单，高压脉冲功率大，脉冲幅度、频率皆灵活可调的大功率高压脉冲产生电路。

背景技术

近来中国大部分地区出现严重的雾霾天气，严重影响了人们的生产生活，大部分粉尘来源于火力发电、钢铁，水泥、化工等行业。粉尘排放标准从100mg/m3、50mg/m3到30mg/m3，预期以后还会推行20mg/m3的标准执行。目前市场主要的粉尘治理设备为静电除尘器，意味着大部分现有的电除尘器面临二次改造的处境。而电除尘器供电电源作为电除尘器的关键部件，对除尘器的除尘效率起决定性作用。静电除尘器的除尘效率取决于粉尘的荷电率和荷电粉尘的驱进速度，而荷电率与电场电压的峰值以及粉尘的粒径成正比，传统的高压直流电源受功率及电场闪络的限制，电除尘器的电场电压的峰值不能满足PM5.0以下粉尘除尘要求。同时随着沉积在收尘极上高比电阻粉尘表面堆积的电量增加，表面会产生逆电离现象(反电晕)，导致除尘性能的显著低下和恶化。为此，公布号为103350031A的中国专利公开了电除尘器用脉冲电源，其由储能电容、脉冲变压器、高压耦合电容和电场等效电容构成一个LC谐振回路，IGBT电子开关控制回路的导通产生电压脉冲，但其受IGBT开关容量的限制，产生脉冲电压的能量有限，影响了其适用范围，且储能电容充电电源为可控硅调压直流电源，调整单脉冲能量和脉冲频率不灵活；另外，电路中需设置限流电感和IGBT保护电路，增加了电路复杂性。

发明内容

为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种电路结构简单，高压脉冲功率大，脉冲幅度、频率皆灵活可调的大功率高压脉冲产生电路。

本发明实现上述技术效果所采用的技术方案是：

一种大功率高压脉冲产生电路，包括高频直流充电电路以及与高频直流充电电路连接的高压脉冲产生电路，高压脉冲电路包括一脉冲变压器、两个储能电容和两个IGBT电子开关，其中，所述脉冲变压器一次侧的两端各自经储能电容分别连接高频直流充电电路正负输出端，且各自经一IGBT电子开关相连接并与脉冲变压器一次侧的中间抽头共同接地，脉冲变压器二次侧一端接地，另一端输出到容性负载上。

上述的一种大功率高压脉冲产生电路，所述脉冲变压器一次侧的两端连接的储能电容分别与脉冲变压器相连线圈漏感以及容性负载上的等效电容构成两串联的LC谐振环。

上述的一种大功率高压脉冲产生电路，所述高频直流充电电路由依次连接的整流滤波电路、高频逆变升压电路和高频整流电路组成，所述脉冲变压器一次侧的两端连接的储能电容分别连接到所述高频整流电路的正负输出端。

本发明的有益效果为：本发明的高压脉冲产生电路采用两个IGBT电子开关无触点控制LC谐振环串联构成，产生的高压脉冲功率大，通过改变IGBT电子开关的导通频率可以调整高压脉冲的频率；储能电容的充电采用高频直流充电，省去了限流电感和电子开关的保护电路，简化了电路结构，用PFM方式控制高频逆变升压电路以调节储能电容的充电电压，可灵活控制高压脉冲幅度，以满足不同的要求，因此该电路产生的高压脉冲幅度、频率皆灵活可调，适用范围广；另外，储能电容能对容性负载进行脉冲加压后剩余的能量进行回收，环保节能。作为电除尘器电源时，本发明产生的高压脉冲可经耦合电路在原电除尘器直流基础电压上叠加稳定上冲下落急峻的脉冲高压，提高二次电压峰值，增加超细粉尘的荷电率，且在电场中不易产生闪络，还可以有效抑制逆电离现象，提高除尘效率，减少PM2.5排放；

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

图中：1-高频直流充电电路、2-高压脉冲电路、3-直流基础电压、4-三相交流电源、5-除尘器电场、11-整流滤波电路、12-高频逆变升压电路、13-高频整流电路。

具体实施方式

为使对本发明作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种大功率高压脉冲产生电路，包括高频直流充电电路1和高压脉冲产生电路2，高频直流充电电路1输入端通过开关QS接入三相交流电源4，输出端与高压脉冲产生电路2的输入端连接。高频直流充电电路1由依次连接的整流滤波电路11、高频逆变升压电路12和高频整流电路13组成。高压脉冲产生电路2包括一脉冲变压器T、两储能电容和两个IGBT电子开关，两个IGBT电子开关分别为IGBT电子开关K5和IGBT电子开关K6，脉冲变压器T二次侧一端与容性负载相接，脉冲变压器T二次侧另一端接地。其中，作为本发明的一种改进，高压脉冲电路2由IGBT电子开关K5和IGBT电子开关K6无触点控制的LC谐振环串联构成，脉冲变压器T一次侧的两端各自经储能电容分别连接高频直流充电电路正负输出端，且各自经一相应的IGBT电子开关相连接并与脉冲变压器T一次侧的中间抽头共同接地。具体的，上述结构为：脉冲变压器T一次侧一端经储能电容C3一方面连接高频直流充电电路1的正输出端，另一方面经IGBT电子开关K5与脉冲变压器T一次侧的中间抽头相连并接地；同时，脉冲变压器T一次侧另一端经储能电容C4一方面连接高频直流充电电路1的负输出端，另一方面经IGBT电子开关K6与脉冲变压器T一次侧的中间抽头相连并接地。高频逆变升压电路12包括一高频变压器TA和IGBT全桥逆变电路，该IGBT全桥逆变电路和高频变压器TA的一次侧之间串联有一电容C2。

具体地，在本发明的优选实施例中，脉冲变压器T一次侧一端的储能电容C3、脉冲变压器T相连线圈漏感和容性负载的等效电容C5构成一个LC谐振环；脉冲变压器T一次侧另一端的储能电容C4、脉冲变压器T相连线圈漏感、容性负载的等效电容C5构成另一个LC谐振环，IGBT电子开关K5和IGBT电子开关K6同时控制各自LC谐振环的通断。IGBT电子开关K5和IGBT电子开关K6断开时，高频直流充电电路1给储能电容C3和储能电容C4经脉冲变压器T串联充电；IGBT电子开关K5和IGBT电子开关K6导通时，储能电容C3和储能电容C4各自经脉冲变压器T一次侧相连线圈谐振放电，通过脉冲变压器T升压对容性负载进行加压充电，施加高压脉冲，经半个谐振周期后谐振电流到零，关断IGBT电子开关K5和IGBT电子开关K6。谐振电流反向后IGBT电子开关K5和IGBT电子开关K6内反并联的二极管导通，将容性负载上高压脉冲剩余能量回收到储能电容C3和储能电容C4，环保节能。三相交流电源4经开关QS送入整流滤波电路11中进行AC/DC转换，经高频逆变升压电路12进行DC/AC转换成高频交流并升压，再经高频整流电路13变为直流为储能电容C3和储能电容C4充电，高频逆变升压电路12采用高频LC串联谐振式全桥变换器，利用高频变压器TA的原边漏感作谐振电感。在除尘器电场5的直流基础电压3上叠加稳定上冲下落急峻的脉冲高压，提高二次电压峰值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1.一种大功率高压脉冲产生电路，包括高频直流充电电路以及与高频直流充电电路连接的高压脉冲电路，高压脉冲电路包括一脉冲变压器、两储能电容和两个IGBT电子开关，其特征在于所述脉冲变压器一次侧的两端各自经储能电容分别连接高频直流充电电路正负输出端，且各自经一IGBT电子开关相连接并与脉冲变压器一次侧的中间抽头共同接地，所述脉冲变压器一次侧的两端连接的储能电容分别与脉冲变压器相连线圈漏感以及容性负载上的等效电容构成两串联的LC谐振环；所述高频直流充电电路由依次连接的整流滤波电路、高频逆变升压电路和高频整流电路组成，所述脉冲变压器一次侧的两端连接的储能电容分别连接到所述高频整流电路的正负输出端；脉冲变压器二次侧一端输出高压至容性负载，脉冲变压器二次侧另一端接地。