CN106132553B

CN106132553B - 高压电源

Info

Publication number: CN106132553B
Application number: CN201580017093.1A
Authority: CN
Inventors: V.E.雷耶斯; M.R.汉森; A.E.尼尔森
Original assignee: FLSmidth AS
Current assignee: FLSmidth AS
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2017-09-15
Anticipated expiration: 2035-03-23
Also published as: EP3123605B1; EP3123605A1; CN106132553A; PL3123605T3; WO2015144179A1

Abstract

一种高压电源包括三相高压变压器(3)和三相高压桥式整流器(4)。变压器(3)的初级侧具有可连接到工业三相市电网的相(A,B,C)的三个输入端子，并且变压器(3)的次级侧具有连接到桥式整流器(4)的三个相应输入端子的三个输出端子。桥式整流器(4)配置成向负载(2)供应经整流的高电压。该电源进一步包括被配置成在第一状态与第二状态之间切换的切换装置(22)，在第一状态中变压器(3)的所有输入端子连接到市电网的相应相以便以三相操作模式操作，在第二状态中变压器(3)的输入端子中的至少一个输入端子与市电网断连以便以单相操作模式操作。

Description

高压电源

技术领域

本发明涉及一种包括三相高压变压器和三相高压桥式整流器的高压电源，还涉及一种包括静电除尘器和高压电源的静电除尘设备。

背景技术

高压电源被用于几种应用，包括静电除尘器的高压供电，静电除尘器被用在例如过滤从从工业处理排放的气体中的微粒。取决于烟道气体的化学成分和特性(温度、湿度、SO₂等等)，这种微粒具有不同的电阻率。术语“烟道气体”指的是经由烟道，即用于传送来自工业处理的排放气体的管道或通道，排到大气的气体。通常，静电除尘器包括在气体方向上串联的几个静电场。因为灰尘浓度沿着静电除尘器降低，即，在每个场的入口处的灰尘浓度是不同的，每个场具有其自己的高压电源。

在静电除尘的领域中已知的是：为了优化性能，施加到静电除尘器的电压的波形必须匹配微粒的电阻率。当处理的微粒具有低电阻率时，施加到各个静电除尘器场的平滑的电压波形(非常低的纹波)是有益的。对于增加的电阻率而言，具有相当大的纹波(在数十kV的范围内)的电压波形是合适的。对于非常高的电阻率，由所谓的脉冲发生器,一种复杂得多的设备,提供的高压窄脉冲(在数十微秒的范围内)是最适合的波形。

适合于具有低电阻率的微粒的平滑电压波形可以通过使用包括三相高压变压器和三相高压桥式整流器的三相高压电源来生成。因此，该电源还可以被称为三相变压整流组(TR组)。变压整流组通常被浸在变压器充油箱中。三相变压整流组可以能够交付在范围70-120kV内的输出平均电压和在范围200-4000mA内的输出平均电流，这意味着涉及的功率是相当大的，例如100kV和4000mA将产生400kW的输出功率。

在US 5,920,474中显示了三相高压电源的一个示例，US 5,920,474描述了所谓的12脉冲整流器。该变压整流组包括三相高压变压器，该三相高压变压器具有分别以三角形连接和Y字形连接方式耦合的两组次级绕组。每组次级绕组连接到其自身的三相桥式整流器，并且两个桥式整流器都被串联连接起来以向负载交付非常平滑的直流电压。

适合于微粒的增加的电阻率或中等电阻率的脉动更强的波形，即具有相当大的纹波的电压波形，可以由单相高压供应器提供。单相高压供应器包括单相变压整流组，该单相变压整流组具有单相高压变压器和单相高压桥式整流器。

对于两种电源类型，即三相供应器和单相供应器，交付给负载的功率可以通过由晶闸管控制器控制变压整流组的初级侧来调节，为了连续地改变交付的功率使用了相位控制的原理。

以上描述的两个高压电源，即三相供应器和单相供应器的结构是类似地，但是其中几个部件是不同的。因此，三相供应器使用三相高压变压器和三相二极管桥式整流器，而单相供应器使用单相高压变压器和单相二极管桥式整流器。并且，所用的晶闸管控制器是不同的。结果是，三相变压整流组更大且更重，并且比具有类似输出的单相单元贵大约30％。

如上述所述，为了优化性能施加到静电除尘器的电压的波形应该匹配微粒的电阻率。由于微粒的电阻率可以随时间，例如由于处理中或微粒化学成分中的改变而发生很大的改变，所施加的电压的波形也可能需要被改变，以便满足这种要求。每个静电除尘器因此可能需要两个单独的电源，即，三相供应器以及单相供应器。

近年来，例如在WO 94/16820中公开了高压切换模式电源(SMPS)。由于在这些供应器中的DC/AC转换器中所用的高切换频率，这些供应器能够提供两种类型的波形，即，具有高纹波的输出电压和具有非常低的纹波的输出电压，使得为了提供两个波形仅仅需要一个供应器。然而，高压切换模式电源是相当贵的(是三相变压器整流器集的大约两倍那么贵)，但是因为复杂度更高并且设计紧凑存在其他缺点，如输出电压和电流和可靠性有限。进一步地，该脉动的操作相当大地影响了市电功率质量，因为这种操作可能导致高压线电流畸变(总谐波失真)。

发明内容

因此，本发明的实施例的目的是提供一种高压电源，这种高压电源能够提供具有高纹波波形的输出电压以及具有非常低的纹波波形的输出电压，并且能够以比切换模式电源低的成本制造，同时这种高压电源能够处理非常高的功率水平且具有象变压器-整流器构造一样的简单而耐用的经过充分证明的构造。

根据本发明的实施例，其目标是在包括三相高压变压器和三相高压桥式整流器的高压电源中实现的，其中所述三相高压变压器的初级侧具有三个输入端子，每一个输入端子可连接到工业三相市电网的三个相中的一个相，并且所述三相高压变压器的次级侧具有三个输出端子，这三个输出端子连接到所述三相高压桥式整流器的三个相应输入端子，并且其中所述三相高压桥式整流器配置成向负载供应经整流的高电压。该目标是在高压电源进一步包括被配置成在第一状态与第二状态之间切换的切换装置时实现的，在所述第一状态中所述三相高压变压器的所有三个输入端子连接到所述工业三相市电网的相应相并且所述高压电源可以以三相操作模式操作，在所述第二状态中所述三相高压变压器的输入端子中的至少一个输入端子与所述工业三相市电网断连并且所述高压电源可以以单相操作模式操作，其中高压电力供应器配置成，通过将所述至少一个输入端子与工业三相市电网断连，从第一状态切换到第二状态。

当高压电源用这种方式可以在三相操作模式与单相操作模式之间切换时，该供应器能够以与普通三相供应器相比仅仅很少的附加成本来提供具有高纹波波形的输出电压以及具有非常低的纹波波形的输出电压，因为最昂贵的部件是两种操作模式公用的。进一步地，由于其基于简单而耐用的经过充分证明的变压器整流器构造，其能够处理非常高的功率水平。因此，实现了相对便宜的解决方案，其覆盖宽范围的输出功率。

在一个实施例中，所述切换装置包括接触器，该接触器布置成将三相高压变压器的输入端子中的一个与所述工业三相市电网断连，使得在所述第二状态中三相高压变压器的两个输入端子连接到所述工业三相市电网的两个相。此实施例实现了对于切换装置的简单解决方案。

在另一个实施例中，所述切换装置包括接触器，该接触器布置成将三相高压变压器的输入端子中的两个与所述工业三相市电网断连并将这两个输入端子中的一个输入端子连接到所述工业三相市电网的零端子，使得在所述第二状态中三相高压变压器的两个输入端子连接到所述工业三相市电网的一个相和所述零端子。当零端子可用时，尤其是当仅仅单相市电网可用时，此实施例是适合的。

在又另一个实施例中，所述切换装置包括第一接触器和第二接触器，该第一接触器布置成将三相高压变压器的全部三个输入端子与所述工业三相市电网断连，该第二接触器布置成将三相高压变压器的两个输入端子连接到所述工业三相市电网的两个相，使得在所述第二状态中三相高压变压器的两个输入端子经由所述第二接触器连接到所述工业三相市电网的两个相。此实施例在例如由断路器保护的电源中是适合的。

接触器可以配置成被人工操作的开关控制，这是一个简单而可靠的解决方案。可替换地，接触器可以配置成从控制单元自动控制，使得可以避免人工操作。

当使用单个接触器时，高压电源可以进一步包括晶闸管控制器和点火电路系统,该晶闸管控制器配置成在三相高压变压器的初级侧控制高压电源的输出功率水平，所述晶闸管控制器包括用于工业三相市电网的每个相的一组反并联耦合的晶闸管；该点火电路系统配置成根据接触器的状态在由控制单元进行的控制下向晶闸管控制器提供点火脉冲。

并且，当使用两个接触器时，高压电源可进一步包括晶闸管控制器和点火电路系统,该晶闸管控制器配置成在三相高压变压器的初级侧控制高压电源的输出功率水平，晶闸管控制器包括用于工业三相市电网的每个相的一组反并联耦合的晶闸管；该点火电路系统配置成根据第一和第二接触器的状态在由控制单元进行的控制下向晶闸管控制器提供点火脉冲。

这种情况下，点火电路系统可以包括第一点火单元和第二点火单元,该第一点火单元配置成在高压电源的三相操作模式期间向晶闸管控制器提供点火脉冲，第二点火单元配置成在高压电源的单相操作模式期间向晶闸管控制器提供点火脉冲，并且其中第一和第二点火单元配置成用第一和第二接触器同时激活。

可替换地，点火电路系统可以包括一个点火单元，该点火单元配置成在高压电源的三相操作模式以及单相操作模式期间向晶闸管控制器提供点火脉冲，并且其中控制单元配置成根据高压电源的操作模式确定被提供给晶闸管控制器的点火脉冲的持续时间和点火角。

在一些实施例中，控制单元包括控制面板和微处理器电路，该微处理器电路包括用于控制在高压电源的每一个操作模式中的点火脉冲的软件。

在其他实施例中，高压电源进一步包括晶闸管控制器和点火电路系统，其中晶闸管控制器配置成在三相高压变压器的初级侧控制高压电源的输出功率水平，晶闸管控制器包括用于工业三相市电网的每个相的一组反并联耦合的晶闸管；点火电路系统配置成在由控制单元进行的控制下向晶闸管控制器提供点火脉冲，其中点火电路系统和控制单元进一步配置成阻挡送往用于工业三相市电网的一个相的一组反并联耦合的晶闸管的点火脉冲，使得在第二状态中三相高压变压器的输入端子中的一个与工业三相市电网断连。这样，不必使用机电接触器和开关，三相高压电源就能在三相操作与单相操作之间切换。

点火电路系统和控制单元可以进一步配置成对在第二状态中送往用于工业三相市电网的剩余两个相的相应组反并联耦合的晶闸管的点火脉冲进行同步。

可替换地，点火电路系统和控制单元可以进一步配置成：在第二状态中向用于工业三相市电网的剩余两个相中的一个相的一组反并联耦合的晶闸管连续地提供点火脉冲。

静电除尘设备可以包括静电除尘器和如上描述的高压电源。

附图说明

现将参考附图更充分地描述本发明的实施例，其中：

图1示出了三相高压电源的框图；

图2示出了图1的三相高压电源的输出电压的输出波形；

图3示出了包括晶闸管控制器、断路器和接触器的三相高压电源的框图；

图4示出了包括晶闸管控制器、断路器和接触器的单相高压电源的框图；

图5示出了图4的单相高压电源的输出电压的输出波形；

图6更详细地示出了图1的三相高压电源的框图；

图7示出了在图6的三相高压电源中的电压的相量图(phasor diagram)；

图8示出了图6的三相高压电源的框图，其中一个相通过接触器断连；

图9示出了在图8的三相高压电源中的电压的相量图；

图10示出了具有切换装置的三相高压电源的实施例，该切换装置用于将该供应器在三相操作和单相操作之间进行切换；

图11示出了具有切换装置的三相高压电源的另一个实施例，该切换装置用于将该供应器在三相操作和单相操作之间进行切换；

图12示出了具有切换装置的三相高压电源的再另一个实施例，该切换装置用于将该供应器在三相操作和单相操作之间进行切换；

图13示出了具有两个分离的点火单元的点火电路系统的实施例，该点火单元用于向高压电源中的晶闸管控制器提供点火脉冲；

图14示出了具有一个点火单元的点火电路系统的实施例，该点火单元用于向高压电源中的晶闸管控制器提供点火脉冲；以及

图15示出了三相高压电源的实施例，其中无需使用机电接触器和开关，就能在三相操作和单相操作之间切换该供应器。

具体实施方式

图1示出了能够用于几种应用的高压电源1的示例的框图，这几种应用中的一种是诸如静电除尘器2的静电除尘器的高压供电(energization)，静电除尘器2在附图中被示为高压电源1的负载。然而，应注意，高压电源1也能够用于许多其他类型的负载。所示的高压供应器1是三相供应器，并且其包括三相高压变压器3和三相高压桥式整流器4。因此，供应器1还可以被称为三相变压整流组(TR组)。变压整流组经常浸入在变压器充油罐。

三相供应器的使用确保了施加到静电除尘器2的输出电压可以相对平稳(即，具有低纹波)。在图2的平稳波形10中示出了这一点，图中示出了线频率的两个周期(2T)中的平稳波形10。这里，输出电压被以负极性施加到静电除尘器2，使得在静电除尘器内部产生负电晕。应注意，Y轴上的值-100kV应仅仅被当作示例。三相变压整流组可以能够交付(deliver)在范围70-120kV内的输出平均电压，和输出在范围200-4000mA内的输出平均电流，意味着所涉及的功率是相当大的，例如100kV和4000mA将产生400kW的输出功率。

对于一些应用，电源能够调节交付给负载(例如，静电除尘器2)的功率是很有利的。如图3中所示，这一点可以通过由晶闸管控制器5控制三相变压整流组1的初级侧来完成，该晶闸管控制器5可以安装在控制柜的内部。晶闸管控制器有时也称为AC线路调节器(line regulator)，并且为了连续地改变被交付给负载的功率而使用相位控制的原理。相位控制意味着为了分别降低或增加被交付给负载的功率，个体晶闸管的点火角被延迟或提前。三相晶闸管控制器使用每个相中的晶闸管调节器，每个相包括一对反并联连接的晶闸管。三相晶闸管控制器5中的个体晶闸管的点火角可以通过点火单元6和自动控制单元7来控制，该自动控制单元7可以是基于微处理器的。晶闸管控制器可以由断路器8保护，该断路器8可以借助于主接触器9来连接和断连。如所提到的，这样的高压供应器典型用于激励静电除尘器。静电除尘器用于过滤来自工业处理的排放气体中的微粒。这种微粒具有不同的电阻率，该电阻率取决于从工业处理排放的气体的化学成分和性能(温度、湿度SO₂等等)。通常，静电除尘器包括在气体方向上串联的若干个静电场。因为尘末浓度沿着静电除尘器降低，即在每个场入口处的尘末浓度是不同的，每个场具有其自身的高压电源。

在静电除尘的领域中已知的是：为了性能优化，施加到静电除尘器的电压的波形必须匹配微粒的电阻率。当对待的微粒具有的电阻率低时，施加到各个静电除尘器场的平滑电压波形(纹波非常低)是有益的。如之前提到的，这种平滑的电压波形可以通过使用三相变压整流组生成。对于增加的电阻率而言，具有相当大的纹波(在数十kV的范围内)的电压波形是合适的。对于非常高的电阻率，由所谓的脉冲发生器提供的高压窄脉冲(在数十微秒的范围内)是最适合的波形。

适合于增加的或中等的微粒电阻率的脉动更强的波形，即，具有相当大的纹波的电压波形，可以由如图4中所示的单相高压电源提供。单相高压供应器包括具有单相变压整流组11，该单相变压整流组11具有单相高压变压器13和单相高压桥式整流器14。单相供应器确保了施加给静电除尘器2的输出电压是脉动更强的(即，具有相当大的纹波)。在图5中的波形20示出了这一点，该波形是针对线频率的两个周期(2T)示出的。

同样对于单相供应器而言，电源能够调节交付给负载(例如，静电除尘器2)的功率是有益的。类似于图3的三相供应器，这可以通过由晶闸管控制器15控制单相变压整流组11的初级侧来完成，该晶闸管控制器15可以安装在控制柜的内部。在单相闸管控制器15中的个体晶闸管的点火角可以通过点火单元16和自动控制单元17来控制，该自动控制单元17可以使基于微处理器的。同样在这里，晶闸管控制器可以由断路器18保护，该断路器18可以借助于主接触器19来被连接和断连。这种操作模式(图5)被称为正常DC-操作，但是单相变压整流组还可以提供所谓的间歇供电(IE)，该间歇供电产生脉动更强的电压波形。这通过在偶数个线频率半周期中阻断点火脉冲来获得。

如图4中所示，存在两个连接到单相供应器的主输入端的导体。这两个导体可以连接到单相系统的一个相和接地端(或零端)，或者连接到三相系统的两个相。如果三相系统的两个相被使用，可以提供更高的电压，因此会提供更高的功率，但是对于许多应用而言，单相系统的电压就是足够的。可替换地，单相系统的较低电压可以通过相应地调节变压器的绕线比例来补偿。

以上描述的两个高压电源，即三相供应器和单相供应器的结构是类似的，但是其中的几个部件不同。如此，与图3相比，高压变压器13和二极管桥式整流器14是单相部件，而不是三相部件。同样，晶闸管控制器15和相应的点火单元16是单相部件。基于微处理器的控制单元17的硬件可以与控制单元7中的相同，虽然该控制单元17中包括的软件可以是不同的。结果，三相变压整流组更大并且更重，并且比具有类似输出的单相单元贵大约30％。

如以上提到的，为了实现最优的性能，施加到静电除尘器的电压的波形应该匹配微粒的电阻率。由于微粒的电阻率能随时间，例如由于处理中或微粒化学成分中的改变而发生很大的改变，所施加的电压的波形也可能需要被改变，以便满足这种要求。每个静电除尘器因此可能需要两个单独的电源，即，三相供应器以及单相供应器。以下描述了，三相供应器可以如何被修改成使得其操作可以在需要时从三相操作转换成单相操作，或进行相反的转换。

图6对应于图1，只是其更详细地示出了变压整流组1的三相高压变压器3和三相高压桥式整流器4。变压器3直接连接到三相市电电源(mains)。如图所示，这里高压变压器3是以三角星形(Δ-Υ)的配置耦接的，并且其次级侧馈电给高压三相桥式整流器4。变压整流组1的输出被以负极性施加给静电除尘器2，使得在静电除尘器内部生成负电晕。在变压整流组的输出端处的三角形表示高压绝缘体，因为高压电平可能需要该高压绝缘体。

变压整流组的额定电压被定义为在空载时线间次级电压的峰值，因此：

其中U_a是次级相电压。

忽略了损耗和漏电感的理想平均输出电压是：

U_{DC ideal}＝2.34·U_a＝0.995·U_{o rated}

图7显示了相应的相量图，其中假设绕组变压系数n_w是1。该相量图指示：次级相电压U_a、U_b和U_c与各自的线间初级电压U_AB、U_BC和U_CA同相。图6和图7示出了三相变压整流组1的正常三相操作。

图8示出了三相变压整流组1可以被如何切换或转换成以单相操作的方式操作。可以看到借助于切换装置或接触器22使连到三相市电电源的C相的端子断连，使得只有线间电压U_AB被施加到变压器3。如图中所示，这意味着：

并且

这些关系通过图9的相应相量图示出。

这意味着三相桥式整流器现在作为单相的桥式整流器操作，并且馈电给它的AC供应电压是：

使得在单相操作中变压整流组的额定输出电压是：

由于U_a在两种情况下是相等的，所以在单相操作中变压整流组的额定电压比在变压整流组三相操作中有效的额定电压低近似16％。

因此，通过布置一个被配置成使三相市电电源的其中一个相与三相变压整流组断连的切换装置，该集可以从以三相操作的方式操作被转换成以单相操作的方式操作，反之亦然。应注意，如果接地端或零端是可用的，还可以将其中两个相断连，并且代之以将三相变压整流组的断连的输入端子其中之一连接到该接地端或零端。然而，这导致更低的输出电压，因为在相与零端之间的电压低于两个相之间的电压。

当三相变压整流组1的初级侧是由晶闸管控制器5控制的时，如图3中所示，为了确保最优性能，一些附加的切换可能是有益的。同样，当晶闸管控制器5被断路器8所保护，并且/或者借助于主要接触器9来将晶闸管控制器5连接和断连时，取决于部件类型，可能需要某种附加的切换。以下描述了说明这一点的一些实施例。

图10显示了如何可以实现允许三相变压整流组1在三相操作与单相操作之间切换的切换装置。图10的实施例对应于图3，即，借助于由断路器8和主要接触器9保护的晶闸管控制器5来调节被交付的输出功率。

三相变压整流组1包括高压变压器3和桥式整流器4加上与变压器的初级串联的线性扼流圈(linear choke)21。它们的功能是在静电除尘器2的场的内部出现火花/电弧或短路的情况下，通过将变压器的短路电压从(4-8％)增大到典型的20-40％来限制初级电流。三相晶闸管控制器5、断路器8和主要接触器9是从三相工业支线(industrial line)L1-L2-L3供电的。如提到的那样，晶闸管控制器5在每个相(T_A,T_B,T_c)中包括一个晶闸管模块，该模块由一对反并联连接的晶闸管组成。这六个晶闸管中的每一个在其栅极处从点火单元6接收点火脉冲。点火角是有控制单元7确定的，并且被作为命令发送给点火单元6(如图3中所示)。以下更详细地示出了点火单元6和基于微处理器的控制单元7。

图10的实施例利用了从三相到单相操作的简化的改变。这是通过借助于切换装置打断一个相(例如，L3)来实现的，该切换装置的形式为接触器22，其正常情况下(即，在三相操作期间)通过保持其线圈23经由接触器24供电而被闭合。当需要单相操作时，接触器24被断开，使得接触器22被关闭。接触器24可以通过人工来操作，或者可以从控制单元7来控制接触器24。接触器22的操作还可以直接通过人工执行，但是因为涉及到的电力电缆的厚度，这种操作可能耗费过长时间，因此被认为是不可接受的。当接触器22被断开时，即在单相操作期间，晶闸管控制器5的晶闸管模块Tc被断连(漂浮)，而晶闸管模块T_A和T_B仍在操作。然而，由于通过这些模块的电流是相等的，尽管方向相反，所以它们的点火栅极脉冲需要被同步。

图11显示了其中仅仅一个晶闸管模块在工作中的实施例。这里，接触器22装备有额外的接触器，使得当一个相(例如，L3)被打断时，一个晶闸管模块(例如，T_B)同时被该额外的接触器短路。这样，仅仅一个晶闸管模块在工作中(例如，T_A)。

取决于断路器8的功能，以上实施例可具有在断路器的预期保护功能方面的一些缺点，因为现在一个相被打断。如果本应如此，则可以使用以下描述的实施例。

图12显示了在市电电源电路中的转变的另一个实施例。此实施例增加了一个辅助断路器25和一个辅助主要接触器26。切换装置或主要接触器9和26的线圈是以这样一种方式被供电：当接触器9被闭合时(三相操作)，那么辅助接触器26被断开，反之亦然(单相操作)。以下将参考图13和图14描述控制主要接触器9和26的线圈的操作。

当实行从三相操作到单相操作的转变时，接触器9被断开，但是晶闸管控制器5的晶闸管模块T_A经由辅助接触器26的左触点保持操作，同时变压整流组1的端子B经由辅助接触器26的另两个触点(中间、右)返回到相L2，这另两个触点(中间、右)串联连接。因为三相主接触器9在此情况下是断开的，晶闸管模块T_B和T_c是漂浮的。断路器8和25可以同时开启(ON)，但是只有断路器8需要在三相操作中开启而辅助断路器25需要在单相操作中开启。对于在单相操作中保护变压整流组，辅助断路器25是必须的，因为当辅助接触器9断开时断路器8是不起作用的。辅助接触器26的两个触点(中间、右)的串联连接确保了在单相操作期间辅助断路器25的三个部分中的电流水平是相等的，对于一些断路器类型需要这样。

当在使用晶闸管控制器的系统中电源被从三相操作切换到单相操作或反过来时，还需要有关点火单元的改变。对于图3中的三相晶闸管控制器5而言，六个点火栅极脉冲中的每一个具有120度的典型持续时间或者由分开的两个较窄的60度脉冲组成。对于图4中的单相晶闸管控制器15而言，当晶闸管被以相反的方向加偏压时不推荐向该晶闸管施加栅极脉冲。因此，在可以在三相操作与单相操作之间切换的供应器中，点火单元应该优选地能够根据操作模式(即，三相或单相)施加不同的栅极脉冲。以下描述了实现这一点的两个不同实施例。

图13显示了为了实现点火单元和安装在控制单元7中的软件的转变的实施例，其中使用了两个单独的点火单元，即，用于三相操作的一个点火单元6和用于单相操作的一个点火单元16。控制单元7由微处理器电路27和控制面板28表达。这种情况下，两个点火单元并联连接，并且接收如图所示的对于三相线(L1-L2-L3)的同步(Sync)。

从一种操作模式到其他操作模式的转变可以通过使用具有两个集合的触点(S1a和S1b)的人工操作的双刀双掷(DPDT)开关31来控制。在对应于三相操作的图示位置，触点S1a确保AC电源对于点火单元6而言是开启的，而对于点火单元16而言是关闭的。相应地，触点S1b确保图12的三相主要接触器9的线圈32被供电，而辅助接触器26的线圈33被切断电源。当DPDT转变开关31被移动到其他位置时，由于线圈33和点火单元16也被供电，单相操作被启用。

当操作应该从三相操作改变到单相操作时，一系列的事件可以是如下这样的：从基于微处理器的控制单元7的控制面板28关闭变压整流组。然后借助于控制面板28设置使软件能够用于单相操作的参数，然后将转变开关31人工移动到单相位置。

为了倒转回三相操作，该系列事件是：从基于微处理器的控制单元7的控制面板28关闭变压整流组。然后借助于控制面板28设置使软件能够用于三相操作的参数，然后将转变开关31人工移动回到三相位置。

在图14中所示的另一个实施例中，以公共点火单元36能够管理三相操作和单相操作的方式设计公共点火单元36。在两种情况下，六个晶闸管全部接收点火栅极脉冲，但是在单相模式中晶闸管控制器5的模块T_B和T_c与市电电源断连，因为主要接触器26是断开的，所以实际上它们是不起作用的。

为了简明起见，在单相操作中，假定连接到相L1的晶闸管模块T_A是在工作中的一个晶闸管模块，要求对于相L1和L2同步点火脉冲。在使用模块T_B或T_c的情况下，则必须相应地对于其他相同步点火脉冲。

在此实施例中，在微处理器电路27中生成点火信号，并且该信号通过电线连接或通过光纤被转移到点火单元36。作为使用人工操作的双刀双掷(DPDT)开关31的图13的实施例的替换方式，这里在变压整流组已经被关闭并且已经相应地设置了选择操作模式的参数之后，由控制单元7(经由控制继电器34的数字输出(D01))自动执行该转变的。在图14中所示的情况下，继电器34的线圈37被切断电源，所以三相接触器线圈32经由触点38被激活。当通过在控制单元7中的参数设置来命令单相操作时，微处理器电路27向继电器34发送各自的命令，激活其线圈37。这继而经由触点38激活单相接触器线圈33，并因此启用单相操作。控制单元7向点火单元36发送具有正确的持续时间的点火信号。图14还显示了对于三相线(L1-L2-L3)的同步(Sync.)现在被连接到控制单元7。

在以上描述的实施例中，诸如断路器8和25、主要接触器9和26,接触器22和触点24这样的切换装置被显示为电机装置。然而，这些切换装置中的每一个也可以用可控半导体切换装置(诸如场效应晶体管)来实现。

从三相操作到单相操作以及反过来的转变也可以不必使用如上所述的电机接触器和开关就能执行。而是，切换可以通过控制被供应给晶闸管控制器5的点火脉冲来进行。图15中示出了此原理的示例，其中晶闸管控制器5的点火由点火单元46中的三个相同的单相点火板来执行。基于微处理器的控制单元7直接接收同步信号，并将三个个体点火信号发送给指示点火角的每个点火板。

在三相操作的情况下，图15中的所有三个晶闸管模块TA、TB和TC按照正确顺序接收点火信号，与这种类型的操作通常情况一样。

在单相操作的情况下，送往其中一个晶闸管模块(例如，模块TC)的点火信号被阻断，这相当于相L3的断连。晶闸管TA1和TB2在线间电压(L1-L2)的正半周期被同时点火，然后晶闸管TB1和TA2在线间电压的负半周期被同时点火。这样，就象在图10中一样，晶闸管模块TA和TB停留在操作中，并且由于通过这些模块的电流是相等的，但是具有相反的方向，它们的点火栅极脉冲被同步。

可替换地，就像在图11中一样，其中仅仅一个晶闸管模块是在工作中的实施例也是可能的。在那种情况下，与上面一样，其中一个晶闸管模块，例如模块TC在单相操作中被阻断，尽管同时另一个模块，例如模块TB被有效地短路，这可以通过向其晶闸管连续地供应点火信号来实现。

两种操作模式之间的切换通常通过改变选择参数在控制单元7中人工执行。然而，在经由高压变压器整流器集1的现有电流和电压信号从外部世界通信给控制单元的静电除尘器2的某些电气操作条件的情况下，两种操作模式之间的切换也可以自动执行。

应注意，还可以使用具有三个相同的单相点火板的点火单元46来代替图13和图14的实施例中的点火单元6、16或36。

进一步地，可以提到的是，以上描述的实施例中的晶闸管控制器5也可以用具有可控关闭能力的其他类型的可控半导体切换装置(诸如绝缘栅双极晶体管，IGBT)，而不是以上描述的晶闸管来实现。

换言之，公开的高压电源包括三相高压变压器和三相高压桥式整流器，其中三相高压变压器的初级侧具有三个输入端子，每一个输入端子能够连接到工业三相市电网的三个相中的一个相，并且三相高压变压器的次级侧具有的三个输出端子连接到三相高压桥式整流器的三个相应的输入端子，并且其中三相高压桥式整流器配置成向负载供应经整流的高电压。高压电源进一步包括被配置成在第一状态与第二状态之间切换的切换装置，在第一状态中三相高压变压器的所有三个输入端子连接到工业三相市电网的相应相，并且高压电源可以以三相操作模式操作，在第二状态中三相高压变压器的输入端子中的至少一个与工业三相市电网断连，并且高压电源可以以单相操作模式操作。

当高压电源通过这种方式可以在三相操作模式与单相操作模式之间切换时，该供应器与通常的三相供应器相比能够用仅仅很少的附加成本提供具有高纹波波形的输出电压以及具有非常低的纹波波形的输出电压，因为最昂贵的部件对于两种操作模式是公用的。进一步的，由于其基于简单而耐用的已经过充分证明的变压器整流器构造，其能够处理非常高的功率水平。因此，实现了相对便宜的解决方案，其覆盖很宽范围的输出功率。

在一个实施例中，切换装置包括被布置成使三相高压变压器的输入端子中的一个与工业三相市电网断连的接触器，使得在第二状态中三相高压变压器的两个输入端子连接到工业三相市电网的两个相。这个实施例实现了针对切换装置的简单解决方案。

在另一个实施例中，切换装置包括接触器，该接触器布置成使三相高压变压器的输入端子中的两个输入端子与工业三相市电网断连并将这些输入端子中的一个连接到工业三相市电网的零端子，使得在第二状态中三相高压变压器的两个输入端子连接到工业三相市电网的一个相和零端子。当零端子可用时，尤其是在仅仅单相市电网可用时，此实施例是适合的。

在又另一个实施例中，切换装置包括第一接触器和第二接触器，该第一接触器布置成使三相高压变压器的全部三个输入端子与工业三相市电网断连，该第二接触器布置成将三相高压变压器的两个输入端子连接到工业三相市电网的两个相，使得在第二状态中三相高压变压器的两个输入端子经由第二接触器连接到工业三相市电网的两个相。例如，在被断路器保护的电源中，此实施例是适合的。

接触器可以配置成被人工操作的开关控制，这是简单而可靠的解决方案。可替换地，接触器可以配置成从控制单元自动控制，使得可以避免人工操作。

当使用单个接触器时，高压电源可进一步包括晶闸管控制器，该晶闸管控制器配置成在三相高压变压器的初级侧控制高压电源的输出功率水平，晶闸管控制器包括用于工业三相市电网的每个相的一组反并联耦合的晶闸管；并且点火电路系统配置成在根据接触器的状态由控制单元进行的控制下向晶闸管控制器提供点火脉冲。

同样，当使用两个接触器时，高压电源可进一步包括晶闸管控制器，该晶闸管控制器配置成在三相高压变压器的初级侧控制高压电源的输出功率水平，晶闸管控制器包括用于工业三相市电网的每个相的一组反并联耦合的晶闸管；并且点火电路系统配置成在根据第一和第二接触器的状态由控制单元进行的控制下向晶闸管控制器提供点火脉冲。

这种情况下，点火电路系统可以包括第一点火单元和第二点火单元，该第一点火单元配置成在高压电源的三相操作模式期间向晶闸管控制器提供点火脉冲，并且该第二点火单元配置成在高压电源的单相操作模式期间向晶闸管控制器提供点火脉冲，并且其中第一和第二点火单元配置成用第一和第二接触器同时激活。

可替换地，点火电路系统可包括被配置成在高压电源的三相操作模式以及单相操作模式期间向晶闸管控制器提供点火脉冲的一个点火单元，并且其中控制单元配置成根据高压电源的操作模式确定提供给晶闸管控制器的点火脉冲的持续时间和点火角。

在一些实施例中，控制单元包括控制面板和微处理器电路，该微处理器电路包括用于在高压电源的每一种操作模式中控制点火脉冲的软件。

在其他实施例中，高压电源进一步包括晶闸管控制器和点火电路系统，其中该晶闸管控制器配置成在三相高压变压器的初级侧控制高压电源的输出功率水平，晶闸管控制器用于工业三相市电网的每个相的一组反并联耦合的晶闸管；点火电路系统配置成在来自控制单元的控制下向晶闸管控制器提供点火脉冲，其中点火电路系统和控制单元进一步配置成阻挡用于工业三相市电网的一个相的组反并联耦合的晶闸管的点火脉冲，使得在第二状态中三相高压变压器的输入终端中的一个与工业三相市电网断连。这样，不使用电机接触器和开关，三相高压电源就能够在三相操作与单相操作之间切换。

点火电路系统和控制单元可以进一步配置成在第二状态中同步用于工业三相市电网的剩余两个相的相应组反并联耦合的晶闸管的点火脉冲。

可替换地，点火电路系统和控制单元可进一步配置成在第二状态中向用于工业三相市电网的剩余两个相中的一个相的相应组反并联耦合的晶闸管连续地提供点火脉冲。

静电除尘设备可以包括如以上描述的静电除尘器和高压电源。

尽管已经描述和显示了本发明的各种实施例，本发明并不限于此，而是可以以在以下权利要求中定义的内容的范围内的其他方式来实现。

Claims

1.一种高压电源包括三相高压变压器(3)和三相高压桥式整流器(4)，其中所述三相高压变压器(3)的初级侧具有三个输入端子，每一个输入端子能够连接到工业三相市电网的三个相(A,B,C；L1,L2,L3)中的一个相，并且所述三相高压变压器(3)的次级侧具有三个输出端子，这三个输出端子连接到所述三相高压桥式整流器(4)的三个相应输入端子，并且其中所述三相高压桥式整流器(4)配置成向负载(2)供应经整流的高电压，所述高压电源具有第一状态，在该第一状态中所述三相高压变压器(3)的所有三个输入端子连接到所述工业三相市电网的相应相并且所述高压电力供应器可以以三相操作模式操作，其特征在于：所述高压电源进一步配置成在所述第一状态与第二状态之间切换，在所述第二状态中，所述三相高压变压器(3)的输入端子中的至少一个输入端子与所述工业三相市电网断连，并且所述高压电源能够以单相操作模式操作，其中所述高压电源配置成通过将所述至少一个输入端子与所述工业三相市电网断连而从所述第一状态切换到所述第二状态。

2.如权利要求1所述的高压电源，其中所述高压电源进一步包括被配置成在所述第一状态与所述第二状态之间切换的切换装置(22；9,26)。

3.如权利要求2所述的高压电源，其中所述切换装置包括接触器(22)，该接触器(22)布置成将所述三相高压变压器(3)的输入端子中的一个与所述工业三相市电网断连，使得在所述第二状态中所述三相高压变压器(3)的两个输入端子连接到所述工业三相市电网的两个相。

4.如权利要求2所述的高压电源，其中所述切换装置包括接触器，该接触器布置成将所述三相高压变压器(3)的输入端子中的两个与所述工业三相市电网断连并将这两个输入端子中的一个输入端子连接到所述工业三相市电网的零端子，使得在所述第二状态中所述三相高压变压器(3)的两个输入端子连接到所述工业三相市电网的一个相和所述零端子。

5.如权利要求2所述的高压电源，其中所述切换装置包括第一接触器(9)和第二接触器(26)，该第一接触器(9)布置成将所述三相高压变压器(3)的全部三个输入端子与所述工业三相市电网断连，该第二接触器(26)布置成将所述三相高压变压器(3)的两个输入端子连接到所述工业三相市电网的两个相，使得在第二状态中所述三相高压变压器(3)的所述两个输入端子经由所述第二接触器连接到所述工业三相市电网的两个相。

6.如权利要求3至5中任一项所述的高压电源，其中所述接触器(22；9,26)配置成被人工操作的开关(31)控制。

7.如权利要求3至5中任一项所述的高压电源，其中所述接触器(22；9,26)配置成从控制单元(7)自动控制。

8.如权利要求3或4所述的高压电源，其中所述高压电源进一步包括：

晶闸管控制器(5)，其配置成在所述三相高压变压器(3)的初级侧控制所述高压电源的输出功率水平，所述晶闸管控制器(5)包括用于所述工业三相市电网的每个相的一组反并联耦合的晶闸管；

点火电路系统(6；16)，其配置成根据所述接触器(22)的状态在控制单元(7)的控制下向所述晶闸管控制器(5)提供点火脉冲。

9.如权利要求5所述的高压电源，其中所述高压电源进一步包括：

点火电路系统(6；16)，其配置成根据所述第一和第二接触器(9,26)的状态在控制单元(7)的控制下向所述晶闸管控制器(5)提供点火脉冲。

10.如权利要求9所述的高压电源，其中所述点火电路系统包括第一点火单元(6)和第二点火单元(16)，所述第一点火单元(6)配置成在所述高压电源的三相操作模式期间向所述晶闸管控制器(5)提供点火脉冲，所述第二点火单元(16)配置成在所述高压电源的单相操作模式期间向所述晶闸管控制器(5)提供点火脉冲，并且其中所述第一和第二点火单元配置成用所述第一和第二接触器(9,26)同时激活。

11.如权利要求9所述的高压电源，其中所述点火电路系统包括一个点火单元(36)，该点火单元(36)配置成在所述高压电源的三相操作模式以及单相操作模式期间向所述晶闸管控制器(5)提供点火脉冲，并且其中所述控制单元(7)配置成根据所述高压电源的操作模式确定被提供给所述晶闸管控制器(5)的点火脉冲的持续时间和点火角。

12.如权利要求9所述的高压电源，其中所述控制单元(7)包括控制面板(28)和微处理器电路(27)，该微处理器电路(27)包括用于控制在所述高压电源的每一个操作模式中的点火脉冲的软件。

13.如权利要求1所述的高压电源，其中所述高压电源进一步包括：

晶闸管控制器(5)，其配置成在所述三相高压变压器(3)的初级侧控制所述高压电源的输出功率水平，所述晶闸管控制器(5)包括用于所述工业三相市电网的每个相的一组反并联耦合的晶闸管；以及

点火电路系统(46)，其配置成在控制单元(7)的控制下向所述晶闸管控制器(5)提供点火脉冲，

其中所述点火电路系统(46)和所述控制单元(7)进一步配置成阻挡送往用于所述工业三相市电网的一个相的一组反并联耦合的晶闸管的点火脉冲，使得在所述第二状态中所述三相高压变压器(3)的所述输入端子中的一个与所述工业三相市电网断连。

14.如权利要求13所述的高压电源，其中所述点火电路系统(46)和所述控制单元(7)进一步配置成对在所述第二状态中送往用于所述工业三相市电网的剩余两个相的两组反并联耦合的晶闸管的点火脉冲进行同步。

15.如权利要求13所述的高压电源，其中所述点火电路系统(46)和所述控制单元(7)进一步配置成：在所述第二状态中向用于所述工业三相市电网的剩余两个相中的一个相的一组反并联耦合的晶闸管连续地提供点火脉冲。

16.一种静电除尘设备，其包括静电除尘器和根据权利要求1至15中任一项所述的高压电源。