CN110943493B - 一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路 - Google Patents

一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路，包括主电路，所述主电路包括由六个晶闸管组成的三相桥式整流电路，还包括微机控制器；所述微机控制器与所述主电路相连，采集所述主电路的三相同步信号以及主电路输出的电压和电流信号，根所述电压和电流信号获得六个晶闸管的延时触发角信号，并根据所述三相同步信号获得六个晶闸管各自的同步信号；基于所述同步信号和所述延时触发角信号获得六个晶闸管各自的触发脉冲信号；将六个晶闸管各自的触发脉冲信号分别发送到对应的晶闸管以实现电除尘用三相直流高压电源的间歇供电。本发明通过对六个晶闸管的触发脉冲信号分别调节输出，实现了电除尘用三相直流高压电源间歇供电。

Description

一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路
技术领域
本发明涉及电除尘供电技术领域，更具体地说，涉及一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路。
背景技术
三相高压硅整流电源，它应用三相电网电源直接输入，三相可控硅全控移相调压，经三相变压器升压，在次级整流后得到一路0～150KV高压直流信号。广泛地应用在燃煤电厂、钢铁、水泥、建材等除尘系统中。现有的除尘用三相直流高压电源输出方式多采用全波三相平衡输出，再通过控制触发角的大小来调节输出电压和输出功率。但由于环保部门对除尘排放日趋严格，现有的全波供电方式不能达到排放要求，增加输出功率在一定除尘工况下确实可以提高除尘效率，但是当输出功率增加到一定值时除尘效果增加就明显减弱，在中、高比电阻等除尘系统中反而会减低除尘效果。因此现有供电方式不仅浪费能源，而且在某些工况下运行效果已达不到要求了。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路，通过对六个晶闸管的触发脉冲信号分别调节输出，实现了电除尘用三相直流高压电源间歇供电。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的技术方案为：
一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路，包括主电路，所述主电路包括由六个晶闸管组成的三相桥式整流电路，还包括微机控制器；所述微机控制器与所述主电路相连，采集所述主电路的三相同步信号以及主电路输出的电压和电流信号，根据所述电压和电流信号获得六个晶闸管的延时触发角信号，并根据所述三相同步信号获得六个晶闸管各自的同步信号；基于所述同步信号和所述延时触发角信号获得六个晶闸管各自的触发脉冲信号；将六个晶闸管各自的触发脉冲信号分别发送到对应的晶闸管以实现电除尘用三相直流高压电源的间歇供电。
优选的，所述微机控制器根据所述三相同步信号，用各相的过零脉冲做控制角的基准点，以生成六个晶闸管各自的触发脉冲信号。
优选的，所述微机控制器包括触发电路和处理器；所述处理器与所述主电路相连，采集所述主电路的三相同步信号以及主电路输出的电压和电流信号，根据所述电压和电流信号输出六个晶闸管的延时触发角信号，并根据所述三相同步信号输出六个晶闸管各自的同步信号，将所述同步信号和所述延时触发角信号输出至所述触发电路；所述触发电路根据所述同步信号和所述延时触发角信号获得六个晶闸管各自的触发脉冲信号；所述触发电路或处理器将六个晶闸管各自的触发脉冲信号分别发送到对应的晶闸管以实现电除尘用三相直流高压电源的间歇供电。
优选的，所述触发电路包括：脉冲产生器、第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门和第八与门、功率放大器、第一脉冲变压器、第二脉冲变压器、第三脉冲变压器、第四脉冲变压器、第五脉冲变压器和第六脉冲变压器；
所述第一与门的一端与所述脉冲产生器的输出端相连接，另一端与触发脉冲封锁信号EN 相连接；所述第二与门的一端与所述第一与门的输出端相连接，另一端与所述延时触发角信号相连接；所述第三与门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门和第八与门的一端均与所述第二与门的输出端相连接，所述第三与门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门和第八与门的另一端分别与各自的同步信号相连接；所述第三与门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门和第八与门的输出端分别与所述功率放大器的输入端相连接，所述功率放大器的输出端分别与所述第一脉冲变压器、第二脉冲变压器、第三脉冲变压器、第四脉冲变压器、第五脉冲变压器和第六脉冲变压器的初级侧相连接；所述第一脉冲变压器、第二脉冲变压器、第三脉冲变压器、第四脉冲变压器、第五脉冲变压器和第六脉冲变压器的次级侧分别输出至六个晶闸管的控制极和阴极。
优选的，所述脉冲产生器为555芯片。
优选的，所述功率放大器为达林顿管。
本发明的有益效果如下：
本发明采用间歇供电模式控制输出，能够准确地采集和电压、电流等电场动态数据，自动寻找最佳供电方式，合理分配各相的输出功率，抬高电场运行最高电压的同时降低平均电流，既能保证最有效地除尘，又能大量节省电能。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明实施例的电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路图；
图2是本发明实施例的触发电路图；
图3是本发明实施例的三相波形图及各路触发信号示意图；
图4是本发明实施例的延时触发角信号ALFA与555芯片输出方波示意图；其中，CH1表示延时触发角信号ALFA；CH 2表示555芯片输出方波；
图5是本发明实施例的第二与门输出的6路混合的晶闸管触发脉冲信号PWM示意图；
图6是本发明实施例的第一晶闸管VS1和第四晶闸管VS4的同步信号示意图；
图7是本发明实施例的SCR1与SCR4触发信号示意图；
图8为本发明实施例的间歇比为1：6电流电压波形；其中CH1表示电流波形；CH 2表示电压波形。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
参见图1所示，本发明一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路，包括主电路，所述主电路包括由六个晶闸管组成的三相桥式整流电路还包括微机控制器；所述微机控制器与所述主电路相连，采集所述主电路的三相同步信号以及主电路输出的电压和电流信号，根据所述电压和电流信号获得六个晶闸管的延时触发角信号，并根据所述三相同步信号获得六个晶闸管各自的同步信号；基于所述同步信号和所述延时触发角信号获得六个晶闸管各自的触发脉冲信号；将六个晶闸管各自的触发脉冲信号分别发送到对应的晶闸管以实现电除尘用三相直流高压电源的间歇供电。
本实施例中，主电路包括六个晶闸管(第一晶闸管VS1、第三晶闸管VS3、第五晶闸管 VS5为共阴极组，第四晶闸管VS4、第六晶闸管VS6、第二晶闸管VS2为共阳极组)组成的三相交流调压电路，三相交流380V市电经断路器(图1中未体现)主触点，送到三相晶闸管调压电路，通过控制晶闸管的触发角调节输出电压后，再送至整流变压器初级，在整流变压器的次级侧经升压、整流后输出直流负高压。直流高压侧经过电流取样电阻和电压取样电阻，将电流和电压取样信号送至DSP微机控制器进行处理后，输出六路触发脉冲信号控制晶闸管的触发角，形成闭环的自动电压控制系统。
具体的，参见图3所示，所述微机控制器根据所述三相同步信号，用各相的过零脉冲做控制角的基准点，以生成六个晶闸管各自的触发脉冲信号。
所述微机控制器与所述主电路相连，采集所述主电路的三相同步信号以及主电路输出的电压和电流信号，根据所述电压和电流信号获得六个晶闸管的延时触发角信号，具体可以是，在所述微机控制器中预设有电压、电流信号和延时触发角信号的对应关系，如一定范围内的电压和电流信号输出相应的延时触发角信号，以实现预设的间歇供电方式，从而合理分配各相的输出功率，抬高电场运行最高电压的同时降低平均电流，既能保证最有效地除尘，又能大量节省电能。
本实施例中，所述微机控制器包括触发电路和处理器；所述处理器与所述主电路相连，采集所述主电路的三相同步信号以及主电路输出的电压和电流信号，根据所述电压和电流信号输出六个晶闸管的延时触发角信号，并根据所述三相同步信号输出六个晶闸管各自的同步信号，将所述同步信号和所述延时触发角信号输出至所述触发电路；所述触发电路根据所述同步信号和所述延时触发角信号获得六个晶闸管各自的触发脉冲信号；所述触发电路或处理器将六个晶闸管各自的触发脉冲信号分别发送到对应的晶闸管以实现电除尘用三相直流高压电源的间歇供电。
参见图2所示，具体的，所述触发电路包括：脉冲产生器U22、第一与门U23A、第二与门U23B、第三与门U23C、第四与门U23D、第五与门U24A、第六与门U24B、第七与门 U24C和第八与门U24D、功率放大器、第一脉冲变压器、第二脉冲变压器、第三脉冲变压器、第四脉冲变压器、第五脉冲变压器和第六脉冲变压器；
所述第一与门U23A的一端与所述脉冲产生器U22的输出端相连接，另一端与触发脉冲封锁信号EN相连接；所述第二与门U23B的一端与所述第一与门U23A的输出端相连接，另一端与所述延时触发角信号ALFA相连接；所述第三与门U23C、第四与门U23D、第五与门U24A、第六与门U24B、第七与门U24C和第八与门U24D的一端均与所述第二与门U23B 的输出端PWM相连接，所述第三与门U23C的另一端与第一晶闸管VS1的同步信号相连接；第四与门U23D的另一端与第二晶闸管VS4的同步信号相连接；第五与门U24A的另一端与第三晶闸管VS3的同步信号相连接；第六与门U24B的另一端与第六晶闸管VS6的同步信号相连接；第七与门U24C的另一端与第五晶闸管VS5的同步信号相连接；第八与门U24D的另一端与第二晶闸管VS2的同步信号相连接；所述第三与门U23C的输出端SCR1与功率放大器U27的输入端IN1相连接；所述第四与门U23D的输出端SCR4与功率放大器U27的输入端IN2相连接；第五与门U24A的输出端SCR3与功率放大器U27的输入端IN3相连接；第六与门U24B的输出端SCR6与功率放大器U27的输入端IN4相连接；第七与门U24C的输出端SCR5与功率放大器U27的输入端IN5相连接；第八与门U24D的输出端SCR2与功率放大器U27的输入端IN6相连接；所述功率放大器U27的输出端分别与所述第一脉冲变压器T1、第二脉冲变压器T2、第三脉冲变压器T3、第四脉冲变压器T4、第五脉冲变压器T5 和第六脉冲变压器T6的初级侧相连接；所述第一脉冲变压器T1、第二脉冲变压器T2、第三脉冲变压器T3、第四脉冲变压器T4、第五脉冲变压器T5和第六脉冲变压器T6的次级侧分别输出至六个晶闸管的控制极和阴极。
本实施例中，所述脉冲产生器为555芯片。所述功率放大器为达林顿管ULN2803A。
所述脉冲电路中，555芯片的输出端Q输出一个频率为10kHz方波，它与触发脉冲封锁信号EN(用于保护封锁)进行逻辑与，然后再与晶闸管的延时触发角信号ALFA(参见图4所示)(为6路混合的触发脉冲信号，即为6个彼此相差60度的宽脉冲)进行逻辑与后，获得6路混合的晶闸管触发脉冲信号PWM(参见图5所示)，然后再将该信号与各自的同步信号逻辑与(参见图6所示)，则可获得6个晶闸管各自的触发脉冲信号(参见图7所示)。再将各触发脉冲信号在达林顿管ULN2803A进行功率放大后送脉冲变压器隔离输出，产生晶闸管所需的触发脉冲信号，每个晶闸管的脉冲触发信号为两个间隔预设角度如60度的双窄脉冲。
综上，本实施例的主回路在初级侧回路采用了6个晶闸管VS1～VS66，每相电源对应一对反并联晶闸管(VS1和VS4、VS3和VS6、VS2和VS5)。微机控制器采集A、B、C三相同步信号，用各相的“过零脉冲”做控制角的基准点。用两个间隔60°的双窄脉冲去可靠触发晶闸管。六路独立触发信号依次相差60°，每对T1和T4、T3和T6、T2和T5相差180°。晶闸管的触发顺序是1→2→3→4→5→6→1，任何时候要有两个相的晶闸管同时导通才能形成回路。一个20毫秒周期内可依次形成AB、AC、BC、BA、CA、CB六种回路，经过升压整流后二次侧就对应了6个脉动波。通过实时调整各回路的触发角，可以实现多种组合的间歇供电方式，间歇脉冲宽度为3.3毫秒。
参见图8所示为间歇方式供电后电除尘负载侧所测量到波形，图8中CH1为电流波形(上方图形)，CH2为电压波形(下方图形)。从图8中分析可以看出，间歇有效输出波形时长约为 3.3毫秒，无效即停止输出时长约为20毫秒，也就是间歇比为1：6，显而易见输出能耗比全波实时有效输出大大降低，实际检测发现在高比电阻除尘效率不高的场合运用间歇供电方式还可以抑制反电晕发生，提高除尘效率。
进一步的，本发明中，触发角调节范围为0～120度，能够实现丰富多样的间歇供电方式比(如1：4，1：6，1：10，1：12，1：18等等)；其中1表示高能输出，对应晶闸管触发角调节范围为0～120度；4、6、10等表示低能输出，对应晶闸管触发角调节范围为0～90度；每一种间歇方式中低能输出触发角不大于高能输出触发角；如间歇1：4，表示输出一个单位时间的高能波，紧接着输出4个单位时间的低能波，实现周期循环输出；
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路，包括主电路，所述主电路包括由六个晶闸管组成的三相桥式整流电路，其特征在于，还包括微机控制器；所述微机控制器与所述主电路相连，采集所述主电路的三相同步信号以及主电路输出的电压和电流信号，根据所述电压和电流信号获得六个晶闸管的延时触发角信号，并根据所述三相同步信号获得六个晶闸管各自的同步信号；基于所述同步信号和所述延时触发角信号获得六个晶闸管各自的触发脉冲信号；将六个晶闸管各自的触发脉冲信号分别发送到对应的晶闸管以实现电除尘用三相直流高压电源的间歇供电；
具体的，间歇供电提供的间歇供电方式比包括1：X；其中，X包括4、6、10、12和18；1表示高能输出，对应晶闸管触发角调节范围为0～120度，X表示低能输出，对应晶闸管触发角调节范围为0～90度，每一种间歇供电方式中低能输出触发角小于高能输出触发角；1：X表示输出一个单位时间的高能波，紧接着输出X个单位时间的低能波，实现周期循环输出；
所述微机控制器包括触发电路和处理器；所述处理器与所述主电路相连，采集所述主电路的三相同步信号以及主电路输出的电压和电流信号，根据所述电压和电流信号输出六个晶闸管的延时触发角信号，并根据所述三相同步信号输出六个晶闸管各自的同步信号，将所述同步信号和所述延时触发角信号输出至所述触发电路；所述触发电路根据所述同步信号和所述延时触发角信号获得六个晶闸管各自的触发脉冲信号；所述触发电路或处理器将六个晶闸管各自的触发脉冲信号分别发送到对应的晶闸管以实现电除尘用三相直流高压电源的间歇供电；
所述触发电路包括：脉冲产生器、第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门和第八与门、功率放大器、第一脉冲变压器、第二脉冲变压器、第三脉冲变压器、第四脉冲变压器、第五脉冲变压器和第六脉冲变压器；
所述第一与门的一端与所述脉冲产生器的输出端相连接，另一端与触发脉冲封锁信号EN相连接；所述第二与门的一端与所述第一与门的输出端相连接，另一端与所述延时触发角信号相连接；所述第三与门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门和第八与门的一端均与所述第二与门的输出端相连接，所述第三与门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门和第八与门的另一端分别与各自的同步信号相连接；所述第三与门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门和第八与门的输出端分别与所述功率放大器的输入端相连接，所述功率放大器的输出端分别与所述第一脉冲变压器、第二脉冲变压器、第三脉冲变压器、第四脉冲变压器、第五脉冲变压器和第六脉冲变压器的初级侧相连接；所述第一脉冲变压器、第二脉冲变压器、第三脉冲变压器、第四脉冲变压器、第五脉冲变压器和第六脉冲变压器的次级侧分别输出至六个晶闸管的控制极和阴极。
2.根据权利要求1所述的电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路，其特征在于，所述微机控制器根据所述三相同步信号，用各相的过零脉冲做控制角的基准点，以生成六个晶闸管各自的触发脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路，其特征在于，所述脉冲产生器为555芯片。
4.根据权利要求1所述的电除尘用三相直流高压电源间歇供电电路，其特征在于，所述功率放大器为达林顿管。
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