CN203862395U - 一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，包括高频高压直流供电电路、高压脉冲供电电路和高压脉冲耦合电路，高压脉冲供电电路经高压脉冲耦合电路与高频高压直流供电电路一起连接至电除尘器。高频高压直流供电电路为电除尘器提供基础电压，高压脉冲供电电路包括高频直流充电电路和高压脉冲电路，高压脉冲电路产生高压脉冲,在电除尘器电场的基础直流电压之上进行加压充电，叠加高压脉冲。通过在基础直流电压上叠加稳定的脉冲高压，在电除尘器电场中不易产生闪络，提高了超细粉尘的荷电率，通过PFM方式控制高频逆变升压电路可调节电除尘器电场所需的基础电压，可满足不同的除尘工况要求，适用范围广。
Description
技术领域
本实用新型涉及电除尘器用高压电源，具体涉及一种在电除尘器电场中不易产生闪络，可提高超细粉尘荷电率，满足不同的除尘工况要求的电除尘器用直流叠加脉冲高压电源。
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。通过利用超低温除尘技术或加装水除尘来改造现有的电除尘器，可以降低粉尘排放，但费用非常大且受场地的限制。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，实用新型一种能使电除尘提效又节能的供电电源具有现实意义。
静电除尘器除尘的机理是：负高压使气体电离产生电晕放电从而使得粉尘带负电荷，在电场力作用下带负电荷的粉尘向收尘极沉积，在粉尘聚集到一定厚度后，敲打收尘极粉尘落入灰斗，以此实现粉尘的收集除尘。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。
实用新型内容
为了解决上述技术存在的缺陷，本实用新型提供一种能在电除尘器电场中产生高电压峰值且不易产生闪络，可提高超细粉尘荷电率；且单脉冲能量和脉冲频率都灵活可调，满足不同的除尘工况要求的电除尘器用直流叠加脉冲高压电源。
本实用新型实现上述技术效果所采用的技术方案是：
一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，包括直流供电电路、高压脉冲供电电路和高压脉冲耦合电路，高压脉冲供电电路经高压脉冲耦合电路与直流供电电路一起连接至电除尘器，高压脉冲供电电路由串联的高频直流充电电路和高压脉冲电路构成，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，所述直流供电电路为高频高压直流供电电路，所述高频直流充电电路与高压脉冲电路连接，产生的高压脉冲通过脉冲变压器升压和高压耦合电容的耦合，在电除尘器电场的基础直流电压之上进行加压充电，为电除尘器电场叠加高压脉冲，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。
上述的一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，所述高频高压直流供电电路由串联的第一整流滤波电路、第一高频逆变升压电路和第一高频整流电路构成，所述高频直流充电电路由串联的第二整流滤波电路、第二高频逆变升压电路和第二高频整流电路构成。
上述的一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，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、高压耦合电容和电除尘器电场的等效电容构成两串联的LC谐振环。
上述的一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，所述高压脉冲耦合电路采用高压耦合电容为耦合器件，脉冲变压器二次侧一端与高压耦合电容一端连接，脉冲变压器二次侧另一端接地，高压耦合电容另一端与高频高压直流供电电路输出端相连接至电除尘器。
本实用新型的有益效果为：本实用新型中，三相交流电源经开关将交流电送入第二整流滤波电路进行AC/DC转换，经第二高频逆变电路进行DC/AC转换成高频交流并升压，再经第二高频整流电路将高频交流电压转成直流并为两储能电容充电储能。第二高频逆变升压电路采用高频LC串联谐振式全桥变换器，利用第二高频逆变升压电路中的高频变压器的原边漏感作谐振电感，使本实用新型电路简化。由于高频直流充电电路具有恒流特性，与储能电容间不需串接限流电感，进一步简化了本实用新型电路。另外，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，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，以满足不同的除尘工况要求，高压脉冲幅度、频率皆灵活可调，适用范围广；电除尘器的电压是在直流基压上叠加稳定的上冲下落急峻的脉冲高压，在电除尘器的电场中不易产生闪络，提高超细粉尘的荷电率，还可以有效抑制逆电离现象，提高除尘效率，减少PM2.5排放；储能电容能对脉冲加压后剩余的能量进行回收，环保节能。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
图中：1-高频高压直流供电电路、2-高压脉冲供电电路、3-高压脉冲耦合电路、4-电除尘器、5-三相交流电源、11-第一整流滤波电路、12-第一高频逆变升压电路、13-第一高频整流电路、21-高频直流充电电路、22-高压脉冲电路、41-阴极、42-收尘极、211-第二整流滤波电路、212-第二高频逆变升压电路、213-第二高频整流电路。
具体实施方式
为使对本实用新型作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，包括高频高压直流供电电路1、高压脉冲供电电路2和高压脉冲耦合电路3，高压脉冲供电电路2经高压脉冲耦合电路3与高频高压直流供电电路1一起连接至电除尘器4。高压脉冲供电电路2由串联的高频直流充电电路21和高压脉冲电路22构成，高压脉冲电路22包括一脉冲变压器T、IGBT电子开关K9和IGBT电子开关K10、储能电容C5和C6。高压脉冲耦合电路3采用高压耦合电容C7作为耦合器件，高压脉冲耦合电路3与高频高压直流供电电路1一起接入电除尘器4的阴极41，为阴极41提供直流叠加脉冲的负高压。其中，作为本实用新型的一种改进，高频高压直流供电电路1与电除尘器4连接，为电除尘器4提供基础直流电压，高频直流充电电路21与高压脉冲电路22连接并通过脉冲变压器T升压和高压耦合电容C7的耦合，在电除尘器4的电场的基础直流电压之上进行加压充电，为电除尘器4的电场叠加高压脉冲。高频高压直流供电电路1由串联的第一整流滤波电路11、第一高频逆变升压电路12和第一高频整流电路13构成，高频直流充电电路21由串联的第二整流滤波电路211、第二高频逆变升压电路212和第二高频整流电路213构成，高压脉冲电路22由IGBT电子开关K9和IGBT电子开关K10无触点LC谐振环串联构成。脉冲变压器T一次侧一端经储能电容C5一方面连接高频直流充电电路21的正输出端，另一方面经IGBT电子开关K9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C6一方面连接高频直流充电电路21的负输出端，另一方面经IGBT电子开关K10与脉冲变压器T一次侧的中间抽头相连并接地。
具体地，在本实用新型的优选实施例中，储能电容C5、脉冲变压器T相连线圈漏感、高压耦合电容C7和电除尘器4电场的等效电容构成一个LC谐振环；储能电容C6、脉冲变压器T相连线圈漏感、高压耦合电容C7和电除尘器4电场的等效电容构成另一个LC谐振环，两LC谐振环串联。IGBT电子开关K9和IGBT电子开关K10同时控制各自LC谐振环的通断。IGBT电子开关K9和IGBT电子开关K10断开时，高频直流充电电路21给储能电容C5和储能电容C6经脉冲变压器T串联充电；IGBT电子开关K9和IGBT电子开关K10导通时，储能电容C5和储能电容C6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升压和高压耦合电容C7的耦合在电除尘器4电场的基础直流电压之上进行加压充电，叠加高压脉冲，经半个谐振周期后谐振电流到零，关断IGBT电子开关K9和IGBT电子开关K10。谐振电流反向后IGBT电子开关K9和IGBT电子开关K10内反并联的二极管导通，将高压脉冲剩余能量回收到储能电容C5和储能电容C6，环保节能。三相交流电源4经开关QS1将交流电压送入高频高压直流供电电路1，然后经过第一整流滤波电路11、第一高频逆变升压电路12和第一高频整流电路13将三相交流电源4输送的交流电压进行AC/DC转换和DC/AC转换，转换成高频交流并升压，最后经整流变成稳定的高频直流电压，为电除尘器4提供稳定的基础直流电压。三相交流电源4经开关QS2将交流电压送入高频直流充电电路21，然后经过第二整流滤波电路211、第二高频逆变升压电路212和第二高频整流电路213将三相交流电源4输送的交流电压进行AC/DC转换和DC/AC转换，转换成高频交流并升压，最后经整流变成稳定的直流电压，为储能电容C5和储能电容C6充电。第一高频逆变升压电路12采用高频LC串联谐振式全桥变换器，利用高频变压器TA1的原边漏感作谐振电感，第二高频逆变升压电路212采用高频LC串联谐振式全桥变换器，利用高频变压器TA2的原边漏感作谐振电感。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型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实用新型的范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (4)
1.一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，包括直流供电电路、高压脉冲供电电路和高压脉冲耦合电路，高压脉冲供电电路经高压脉冲耦合电路与直流供电电路一起连接至电除尘器，高压脉冲供电电路由串联的高频直流充电电路和高压脉冲电路构成，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，其特征在于，所述直流供电电路为高频高压直流供电电路，所述高频直流充电电路与高压脉冲电路连接,产生的高压脉冲通过脉冲变压器升压和高压脉冲耦合电路中高压耦合电容的耦合，在电除尘器电场的基础直流电压之上进行加压充电，为电除尘器电场在直流基压上叠加高压脉冲，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。
2.根据权利要求1所述的一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，其特征在于，所述高频高压直流供电电路由串联的第一整流滤波电路、第一高频逆变升压电路和第一高频整流电路构成，所述高频直流充电电路由串联的第二整流滤波电路、第二高频逆变升压电路和第二高频整流电路构成。
3.根据权利要求1所述的一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，其特征在于，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、高压耦合电容和除尘器电场的等效电容构成两串联的LC谐振环。
4.根据权利要求1所述的一种电除尘器用直流叠加脉冲高压电源，其特征在于，所述高压脉冲耦合电路采用高压耦合电容为耦合器件，脉冲变压器二次侧一端与高压耦合电容一端连接，脉冲变压器二次侧另一端接地，高压耦合电容另一端与高频高压直流供电电路输出端相连接至电除尘器。
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