CN105429482A - 一种应用于除尘系统的高压直流电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于除尘系统的高压直流电源，包括变换器及高压倍加器，变换器包括依次连接的三相输入滤波器、整流电路和高压电源逆变电路；高压电源逆变电路采用零电流软开关IGBT全桥电路，高压电源逆变电路输出端串联第一谐振电容C2，高压倍加器包括依次连接的高压变压器、倍压整流、抗打火电路及高压输出结构，高压变压器的原边串联有谐振电感L1，所述高压变压器的原边并联有第二谐振电容C1，第一谐振电容C2、谐振电感L1及第二谐振电容C1组成谐振槽路；本发明中高压电源逆变电路与谐振槽路的结合具有短路自保护特性，即负载短路时，谐振电感可以阻止电流突增，这样有效减小对电源电路的冲击，电路的抗打火性能得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压直流电源，特别是用于除尘系统的高压直流电源。
背景技术
电除尘器是国际公认的高效除尘装置，至今已有100多年的历史，是燃煤烟气净化和许多工业粉尘污染控制的主要装置之一。目前已经广泛应用于火力发电、建材水泥、钢铁、有色冶炼、化工、轻工造纸、电子和机械等工业部门。电除尘系统主要由电除尘器本体和供电电源组成，供电电源产生电除尘所需的高压，虽然只占电除尘系统总体积的很小一部分，但却非常重要，对除尘效率的提高具有重要作用。当前，电除尘器的供电电源装置主要是以晶闸管控制的高压硅整流电源为主，其基本工作频率就是电网频率，它体积庞大、质量大、效率低，可靠性差，与此同时，其输出二次电压波动很大，影响了收尘效率。
发明内容
本发明提供一种抗打火性能好、可靠性高、安全的高压直流电源。
本发明的技术解决方案是：
本发明所提供的应用于除尘系统的高压直流电源，包括变换器及高压倍加器，其特殊之处在于：所述变换器包括依次连接的三相输入滤波器、整流电路和高压电源逆变电路；所述高压电源逆变电路采用零电流软开关IGBT全桥电路，所述高压电源逆变电路输出端串联第一谐振电容C2，所述高压倍加器包括依次连接的高压变压器、倍压整流、抗打火电路及高压输出结构，所述高压变压器的原边串联有谐振电感L1，所述高压变压器的原边并联有第二谐振电容C1，所述第一谐振电容C2、谐振电感L1及第二谐振电容C1组成谐振槽路；所述抗打火电路包括电感L2、二极管D1及电阻R1，所述电感L2和二极管D1并联，所述R1连接在电感L2和二极管D1并联电路的输出端。
进一步的，所述谐振电感由高压变压器的初级漏电感L1提供，所述第二谐振电容C1由高压变压器的分布电容提供。
再进一步的，所述高压直流电源还包括电流采样电路、高压采样电路、控制电路、保护电路及驱动电路，所述高压采样电路用于对抗打火电路的输出电压进行采用，所述电流采样电路用于对倍压整流电路的输出电流进行采样，高压采样电路及电流采样电路的输出信号输出至控制电路作为控制电路的输入信号，所述控制电路通过保护电路和驱动电路控制高压电源逆变电路。
进一步的，本发明的高压倍加器采用电容立式的结构，高压变压器、倍压整流、抗打火电路及高压输出结构整体安装于圆柱形金属桶内，采用SF6气体作为绝缘和散热介质。
再进一步的，本发明的高压电源逆变电路5安装于全金属屏蔽的机箱内，所述机箱外部配置风扇辅助散热。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、本发明的高压电源抗打火性能好，效率高，可靠性高，从而提高了电除尘效率；具体是：本发明中高压电源逆变电路与谐振槽路的结合具有短路自保护特性，即负载短路时，谐振电感可以阻止电流突增，这样有效减小对电源电路的冲击，电路的抗打火性能得到提高；与此同时，抗打火电路能够释放倍加器电容上的电能，减小打火对电源和负载的损害；以此来减小打火对电源和负载的损害，能够有效保护电源和负载并为电源启动过流保护提供了时间。
2、本发明高压电源的体积缩小至未进行小型化设计之前的8％～10％，极大地促进了高压电源在电除尘及其他同类领域的广泛应用。具体体现在：由于高频、高压场合的应用，由于绝缘的需要，变压器原副边间距较大，各绕组自身存在有漏电感、层间电容和匝间电容，不可避免地在电路中引入变压器的寄生参数，这些寄生参数对电路的影响随变压器变比的增大而显著增加。本发明的谐振槽电路利用变压器自身的电感、电容的自然谐振实现零电流开通、零电压零电流关断，开关损耗小，不需外加吸收电路保护，更进一步减少了体积，降低了器件的开关损耗。
3、本发明的变换器采用了磁集成技术，利用高压变压器的漏感与分布电容，减少寄生参数的影响，并可以提高工作效率。
4、本发明高压倍加器外形采用圆柱形，通过设计仿真使气隙中的电场尽可能的均匀化；采用SF6气体作为绝缘和散热介质，不仅提高了电源的绝缘耐压性能，而且不需外加散热装置，减小了电源的体积和重量。
附图说明
图1为本发明应用于除尘系统的小型化高压直流电源的系统结构图。
图2为高压电源逆变电路的拓扑结构图。
图3为抗打火电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明中应用于除尘系统的小型化高压直流电源装置由三相工频交流电供电，经过三相输入滤波器、三相不控全桥整流电路变换为直流电，经过高压电源逆变电路逆变成高频50kHz交流电，交流电再经过高压变压器、倍压整流、抗打火电路及高压输出结构等输出为60kV高压电。三相输入滤波器、整流电路、高压电源逆变电路安装于全金属屏蔽的变换器机箱内。变换器机箱兼作散热器，将变换器内部产生的热量传导至外界，变换器机箱外部配置风扇辅助散热。高压变压器、倍压整流、抗打火电路安装于高压倍加器钢桶内。变换器机箱与高压倍加器钢桶之间的电气连接通过屏蔽电缆及高压电缆实现。本发明所述的变换器中，开关频率选择为20kHz以上来减小电源体积和减小输出纹波。本发明所述的高压倍加器中，高压倍加器钢桶外形采用圆柱形，倍加器采用电容立式的结构，使气隙中的电场尽可能的均匀化，同时装配方便，绝缘距离充裕。采用SF6气体作为绝缘和散热介质，不仅提高了电源的绝缘耐压性能，而且不需外加散热装置，减小了电源的体积和重量。
高压输出通过高压采样、电流输出通过电流采样反馈至控制电路，控制电路通过调节驱动电路脉冲频率对IGBT全桥逆变电路控制，保护电路对电源进行过流、过压、打火保护。
如图2所示，所述的高压电源逆变电路采用H桥电路，采用零电流软开关电路，实现零电流开通、零电压零电流关断。高压电源逆变电路输出只需连接一个高压串联谐振电容，谐振电感由高压变压器的初级漏电感L1提供，并联谐振电容由高压变压器的C1提供。采用这种磁集成技术可有效减少电源体积和提高工作效率。
具体的，所述的倍压整流电路采用C-W倍压整流电路，输出的电压纹波小于2％。如图3所示，所述的抗打火电路8结构为“电感+二极管+电阻”，以此来减小打火对电源和负载的损害。
Claims (5)
1.一种应用于除尘系统的高压直流电源，包括变换器及高压倍加器，其特征在于：
所述变换器包括依次连接的三相输入滤波器、整流电路和高压电源逆变电路；
所述高压电源逆变电路采用零电流软开关IGBT全桥电路，所述高压电源逆变电路输出端串联第一谐振电容C2，
所述高压倍加器包括依次连接的高压变压器、倍压整流、抗打火电路及高压输出结构，所述高压变压器的原边串联有谐振电感L1，所述高压变压器的原边并联有第二谐振电容C1，
所述第一谐振电容C2、谐振电感L1及第二谐振电容C1组成谐振槽路；
所述抗打火电路包括电感L2、二极管D1及电阻R1，所述电感L2和二极管D1并联，所述R1连接在电感L2和二极管D1并联电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的应用于除尘系统的高压直流电源，其特征在于：所述谐振电感L1由高压变压器的初级漏电感提供，所述第二谐振电容C1由高压变压器的分布电容提供。
3.根据权利要求1所述的应用于除尘系统的高压直流电源，其特征在于：所述高压直流电源还包括电流采样电路、高压采样电路、控制电路、保护电路及驱动电路，
所述高压采样电路用于对抗打火电路的输出电压进行采样，所述电流采样电路用于对倍压整流电路的输出电流进行采样，高压采样电路及电流采样电路的输出信号输出至控制电路作为控制电路的输入信号，所述控制电路通过保护电路和驱动电路控制高压电源逆变电路。
4.根据权利要求1或2或3所述的应用于除尘系统的高压直流电源，其特征在于：
所述高压倍加器采用电容立式的结构，高压变压器、倍压整流、抗打火电路及高压输出结构，整体安装于圆柱形金属桶内，采用SF6气体作为绝缘和散热介质。
5.根据权利要求4所述的应用于除尘系统的高压直流电源，其特征在于：
所述高压电源逆变电路安装于全金属屏蔽的机箱内，所述机箱外部配置风扇辅助散热。
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