CN109462344A - 一种基于中频充电的电除尘器用脉冲电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于中频充电的电除尘器用脉冲电源，包括：三相工频整流滤波单元、单相中频逆变单元、中频升压整流单元、脉冲发生单元以及脉冲基础电源叠加单元；所述三相整流滤波单元用于将三相工频交流低压整流滤波后得到直流电压；所述单相中频逆变单元用于将所述直流电压逆变为基波为400Hz的中频交流电压；所述中频升压整流单元用于将所述中频交流电压升压整流为2.3kV的直流电压；所述脉冲发生单元用于将所述直流电压形成高电压脉冲，所述高电压脉冲进入电除尘器与基础电压叠加。实现了脉冲输出电压的调节，调节脉冲电源更加方便稳定、线性度好。且充电电源体积小，节省了空间成本。

Description

一种基于中频充电的电除尘器用脉冲电源

技术领域

本发明涉及电除尘器电源技术领域，尤其涉及一种基于中频充电的电除尘器用脉冲电源。

背景技术

电除尘器(electrostatic precipitator,以下简称ESP)是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。

电除尘器的电源分为三代，第一代为SCR电源，第二代为高频电源，第三代为脉冲电源。研究表明，ESP采用脉冲电源供电时，不但能提高ESP收尘效率，同时脉冲电源加基础电源的总能耗只有纯直流供电时的1/5～1/2。而且，脉冲供电比直流供电能更好地处理高比电阻粉尘及超细微粉尘。因此，采用脉冲供电时当今ESP供电新的技术发展方向。

现有技术中ESP的脉冲电源稳定性、可靠性有待提高。

发明内容

本发明提供一种基于中频充电的电除尘器用脉冲电源，以克服上述技术问题。

本发明基于中频充电的电除尘器用脉冲电源，其特征在于，包括：

三相工频整流滤波单元、单相中频逆变单元、中频升压整流单元、高电压脉冲单元以及控制器；

所述三相整流滤波单元用于将三相工频交流低压整流滤波后得到直流电压；所述单相中频逆变单元用于将所述直流电压逆变为基波为400Hz的交流电压；所述中频升压整流单元用于将所述交流电压升压整流为2.3KV的直流电压；所述高电压脉冲单元用于将所述直流电压形成高电压脉冲，所述高电压脉冲进入电除尘器与基础电压叠加，所述三相工频整流滤波单元、所述单相中频逆变单元、所述中频升压整流单元以及所述脉冲高电压脉冲单元分别与所述控制器连接。

进一步地，所述三相工频整流滤波单元包括：

主空气开关、整流预充电电路、主接触器、三相整流桥以及滤波电路；

所述主空气开关一端连接三相输入电源，另一端连接所述整流预充电电路和所述主接触器，所述整流预充电电路和所述主接触器的输出端连接所述三相整流桥，所述三相整流桥的输出连接所述滤波电路。

进一步地，所述单相中频逆变单元包括：

第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第一驱动电路DR2和第二驱动电路DR3；

所述第一IGBT的发射极与第二IGBT的集电极串联后与中频整流变压器单元连接，所述第三IGBT的发射极与所述第四IGBT的集电极串联后与所述中频整流变压器单元连接，所述第一IGBT的集电极与第三IGBT的集电极连接，所述第二IGBT的发射极与第四IGBT的发射极连接。

进一步地，所述中频升压整流单元包括：

中频升压变压器、中频整流桥、输出第一分压电阻Rm4以及第二分压电阻Rm5；

所述中频升压变压器副边与所述中频整流桥连接，所述中频整流桥输出端与所述第一分压电阻和第二分压电阻连接。

进一步地，所述高电压脉冲单元包括：

脉冲发生单元、脉冲变压器BYQ2以及脉冲耦合电容Cc；

所述脉冲发生单元包括：充电电感Lf1、缓冲电路、第五IGBT、储能电容CS11；

所述充电电感一端与中频升压整流单元输出端连接，所述充电电感另一端与所述缓冲电路输入端连接，所述缓冲电路输出端与所述第五IGBT的集电极、发射极连接，所述第五IGBT的集电极还与所述储能电容的一端连接，所述储能电容的另一端与所述脉冲变压器的原边连接，所述脉冲变压器的副边与所述脉冲耦合电容的一端连接，所述脉冲耦合电容的另一端与负载连接。

进一步地，所述脉冲发生单元为对称双回路脉冲电路或者多回路脉冲电路。

本发明采用三相工频整流滤波单元、单相中频逆变单元、中频升压整流单元实现了脉冲输出电压的调节，调节脉冲电源更加方便稳定、线性度好。且充电电源体积小，节省了空间成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于中频充电的电除尘器用脉冲电源结构示意图；

图2为本发明脉冲电源的中频充电单元电路原理图；

图3为本发明双回路脉冲形成电路电路原理图；

图4为本发明多回路脉冲形成电路电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明基于中频充电的电除尘器用脉冲电源结构示意图，如图1所示，本实施例的电除尘器用脉冲电源，包括：

三相工频整流滤波单元101、单相中频逆变单元102、中频升压整流单元103、高电压脉冲单元104以及控制器105；

所述三相工频整流滤波单元用于将三相交流低压整流滤波后得到直流电压；所述单相中频逆变单元用于将所述直流电压逆变为基波为400Hz的交流电压；所述中频升压整流单元用于将所述交流电压升压整流为2.3kV的直流电压；所述高电压脉冲单元用于将所述直流电压形成高电压脉冲，所述高电压脉冲进入电除尘器与基础电压叠加，所述三相整流滤波单元、所述单相中频逆变单元、所述中频升压整流单元以及所述脉冲高电压脉冲单元分别与所述控制器连接。

进一步地，所述三相整流滤波单元包括：

主空气开关、整流预充电电路、主接触器、三相整流桥以及滤波电路；

所述主空气开关一端连接三相输入电源，另一端连接所述整流预充电电路和所述主接触器，所述整流预充电电路和所述主接触器的输出端连接所述三相整流桥，所述三相整流桥的输出连接所述滤波电路。

具体而言，如图2所示，本实施三相整流滤波单元包括：空气开关1、整流预充电电路2、主接触器3、三相整流桥4、滤波电路5、中频逆变电路6、中频升压变压器及整流桥7。

进一步地，所述单相中频逆变单元包括：

第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第一驱动电路DR2和第二驱动电路DR3；

所述第一IGBT的发射极与第二IGBT的集电极串联后与中频整流变压器单元连接，所述第三IGBT的发射极与所述第四IGBT的集电极串联后与所述中频整流变压器单元连接，所述第一IGBT的集电极与第三IGBT的集电极连接，所述第二IGBT的发射极与第四IGBT的发射极连接。

进一步地，所述中频升压整流单元包括：

中频升压变压器、中频整流桥、输出第一分压电阻Rm4以及第二分压电阻Rm5；

所述中频升压变压器副边与所述中频整流桥连接，所述中频整流桥输出端与所述第一分压电阻和第二分压电阻连接。

进一步地，所述高电压脉冲单元包括：

脉冲发生单元、脉冲变压器BYQ2以及脉冲耦合电容Cc；

所述脉冲发生单元包括：充电电感Lf1、缓冲电路、第五IGBT、储能电容CS11；

所述充电电感一端与中频升压整流单元输出端连接，所述充电电感另一端与所述缓冲电路输入端连接，所述缓冲电路输出端与所述第五IGBT的集电极、发射极连接，所述第五IGBT的集电极还与所述储能电容的一端连接，所述储能电容的另一端与所述脉冲变压器的原边连接，所述脉冲变压器的副边与所述脉冲耦合电容的一端连接，所述脉冲耦合电容的另一端与负载连接。

进一步地，所述脉冲发生单元为对称双回路脉冲电路或者多回路脉冲电路。

具体而言，直流基础高压电源16与脉冲电源采用耦合电感Lc与脉冲耦合电容Cc对称隔离。脉冲发生单元：将中频升压整流单元输出2.3kV电压，通过充电电感及脉冲变压器原边，为脉冲发生器的储能电容供电，当高压IGBT导通时，储能电容对脉冲变压器放电，形成电压脉冲，再经脉冲变压器升压，形成高电压脉冲，经脉冲耦合电容Cc进入电除尘器与基础电压叠加。

具体而言，如图3所示，充电电感8、缓冲电路9、脉冲开关10、储能电容11、脉冲变压器12、脉冲耦合电容13、ESP14、基础电源耦合电感15、基础电源16。

本实施例双回路脉冲发生单元减小脉冲发生单元的峰值电流，使脉冲开关稳定、可靠运行。多回路脉冲形成电路原理图如图4所示。

表1为本申请与现有技术中的脉冲电源三种充电方式的比较结果表。

表1

从上述比较可以看出本申请的有益效果为：

1)中频充电控制线性度好，体积、重量小，可靠性高，是最佳的脉冲充电电源。

2)采用双(多)回路脉冲形成回路的的脉冲电源方案，提高了可靠性及可实现性；

3)采用专门设计的高压IGBT开关缓冲电路，实现了高压IGBT开关的可靠、稳定运行；

4)采用脉冲电压分压器(RC分压器)、脉冲电流传感器(霍尔传感器)信号采样电路，实现了高精度的输出脉冲采样；

5)采用软、硬件结合方式，实现了脉冲电压、电流波形(峰值)的检测及电场闪络检测；

6)基于高速DSPs的分析、计算，可以实现脉冲电源的精确控制及脉冲参数、电场参数的实时计算与显示(可以显示电场负载电容、负载平均视在功率)；

7)基础电压源可工作在连续方式或间隙方式，其中，间隙方式(或单相SCR电源)时，脉冲电源有如下特点：

脉冲能自动跟踪间隙峰值(或单相SCR电源电压峰值)，实现最大电压供电。基础电源工作在间隙供电，使脉冲电源系统节能效果更明显。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种基于中频充电的电除尘器用脉冲电源，其特征在于，包括：

三相工频整流滤波单元、单相中频逆变单元、中频升压整流单元、高电压脉冲单元以及控制器；

所述三相工频整流滤波单元用于将三相工频交流低压整流滤波后得到直流电压；所述单相中频逆变单元用于将所述直流电压逆变为基波为400Hz的中频交流电压；所述中频升压整流单元用于将所述中频交流电压升压整流为2.3kV的直流电压；所述高电压脉冲单元用于将所述直流电压形成高电压脉冲，所述高电压脉冲进入电除尘器与基础电压叠加，所述三相工频整流滤波单元、所述单相中频逆变单元、所述中频升压整流单元以及所述脉冲高电压脉冲单元分别与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的脉冲电源，其特征在于，所述三相工频整流滤波单元包括：

主空气开关、整流预充电电路、主接触器、三相整流桥以及滤波电路；

所述主空气开关一端连接三相工频输入电源，另一端连接所述整流预充电电路和所述主接触器，所述整流预充电电路和所述主接触器的输出端连接所述三相整流桥，所述三相整流桥的输出连接所述滤波电路。

3.根据权利要求1所述的脉冲电源，其特征在于，所述单相中频逆变单元包括：

第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第一驱动电路DR2和第二驱动电路DR3；

所述第一IGBT的发射极与第二IGBT的集电极串联后与中频整流变压器单元连接，所述第三IGBT的发射极与所述第四IGBT的集电极串联后与所述中频整流变压器单元连接，所述第一IGBT的集电极与第三IGBT的集电极连接，所述第二IGBT的发射极与第四IGBT的发射极连接。

4.根据权利要求1所述的脉冲电源，其特征在于，所述中频升压整流单元包括：

中频升压变压器、中频整流桥、输出第一分压电阻Rm4以及第二分压电阻Rm5；

所述中频升压变压器副边与所述中频整流桥连接，所述中频整流桥输出端与所述第一分压电阻和第二分压电阻连接。

5.根据权利要求1所述的脉冲电源，其特征在于，所述高电压脉冲单元包括：

脉冲发生单元、脉冲变压器BYQ2以及脉冲耦合电容Cc；

所述脉冲发生单元包括：充电电感Lf1、缓冲电路、第五IGBT、储能电容CS11；

所述充电电感一端与中频升压整流单元输出端连接，所述充电电感另一端与所述缓冲电路输入端连接，所述缓冲电路输出端与所述第五IGBT的集电极、发射极连接，所述第五IGBT的集电极还与所述储能电容的一端连接，所述储能电容的另一端与所述脉冲变压器的原边连接，所述脉冲变压器的副边与所述脉冲耦合电容的一端连接，所述脉冲耦合电容的另一端与负载连接。

6.根据权利要求1所述的脉冲电源，其特征在于，所述脉冲发生单元为对称双回路脉冲电路或者多回路脉冲电路。