CN203872059U - 一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，其包括设在电源柜内的串联谐振电路和控制器，以及设在高压绝缘隔离罩升压倍压电路。串联谐振电路可接入单相或三相工频电源，串联谐振电路由整流滤波电路、高频全桥逆变电路、谐振电容构成，升压倍压电路由升压电感、高频变压器、倍压电路和取样电路构成。电源柜与高压绝缘隔离罩可安装连接至一起，也可独立远距离安装。该干式小功率高频电源供电选择性强，采用软开关技术，大大减小甚至消除了逆变开关损耗和开关噪声，提高了电路效率。高频跟踪和控制输出电压和电流的取样，可以抑制电除尘器电场的火花放电，降低甚至消除放电的强度，提高了除尘效率，且节能的效果显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及电除尘用的干式电源，具体涉及一种可减小甚至消除逆变开关损耗和开关噪声的电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源。
背景技术
高压电除尘设备广泛应用于冶金、水泥、建材、电力等行业的粉尘污染治理，输出功率1～15kW范围的除尘电源使用场合以及客户需求量很大，产品规格也比较丰富，在满足良好除尘效果和节能能力的前提之下，还要求设备体积和重量小便于移动和安装，成本和售价低，维修方便等。而随着电力电子技术及其器件制造技术的发展，除尘电源的高频化和干式模块化设计，能满足以上的要求。现有技术公开的干式高频电源克服了油浸式高频电源体积大重量大的缺陷，但是也存在逆变开关损耗大，噪声污染严重的问题。如国家知识产权局于2011年8月17日公告的名称为“干式大功率高频高压脉冲电源”、专利号为201120081065.5的实用新型专利，公开了一种干式而非油浸式的，对市电整流逆变后通过变压器升压的，且升压后采用倍压方式直流输出而非整流方式直流输出的电源。该技术方案所存在的缺点是：PWM载波的频率即为开关的频率，是基波频率的十几倍甚至更高，PWM调频逆变的高频硬开关造成了开关损耗和噪声干扰污染的增加。
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可减小甚至消除逆变开关损耗和开关噪声的电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源。
本实用新型实现上述技术效果所采用的技术方案是：
一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，包括串联谐振电路以及升压倍压电路，所述串联谐振电路由依次连接的桥式整流滤波电路、高频全桥逆变电路和谐振电容构成，所述升压倍压电路由依次连接的高频变压器、倍压电路和取样电路构成，其中，还包括一用于控制谐振波形宽度的控制器，高频全桥逆变电路包括两组并联且开通后持续宽度大于并接近谐振波形脉冲宽度的逆变开关，逆变开关由串联的驱动管构成，倍压电路包括2n+1个或2n+2个倍压二极管以及相应的2n+1个或2n+2个倍压电容，各倍压二极管串联，相邻倍压二极管的阴极与阳极之间串联一个倍压电容，取样电路接入控制器的电信号采样输入端。
优选地，上述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，两组所述逆变开关包括四支驱动管Q1、Q2、Q3和Q4，驱动管Q1、Q3串联并与串联的驱动管Q2、Q4并联，驱动管Q1、Q2、Q3和Q4的基极均接入控制器的电信号输出端，驱动管Q1的发射极与驱动管Q2的发射极之间接入有一谐振电容C102和高频变压器一次侧组成的串联电路。
优选地，上述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，所述串联谐振电路及谐振电容C102设在电源柜内。
优选地，上述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，所述升压倍压电路设在高压绝缘隔离罩内。
优选地，上述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，所述取样电路包括电压取样回路和电流取样回路。
优选地，上述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，所述电压取样回路至倍压电路的高压出线端接出并接入控制器的电信号采样输入端，所述电流取样回路至第一级倍压二极管的阴极接出并接入控制器的电信号采样输入端。
优选地，上述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，所述电源柜与高压绝缘隔离罩安装连接在一起。
优选地，上述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，所述电源柜与高压绝缘隔离罩之间为独立远距离安装，两者之间通过电缆进行供电和通信。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的最高谐振频率为40kHz左右，全桥逆变的两组逆变开关轮流开通的频率为谐振频率一半，降低了逆变开关频率，大大减小甚至消除了逆变开关的损耗和噪声干扰污染，增加了换流的效率和逆变开关的可靠性，同时大大减少了逆变开关的保护电路，提高了逆变开关的可靠性和寿命；控制器的高频闭环控制使电源效率和功率因数均可达到0.95，可在几十位秒内关断输出，在很短时间内使电火花熄灭，5ms～15ms恢复全功率供电，在100次/min的电火花率下输出的平均高压无下降；同时重量轻、安装使用和维修方便，可接入单相或三相工频市电，供电的选择性强，升压部分和高压部分进行了安全隔离，输出电压和输出电流的产品规格比较丰富，可推广至1～15kW不同功率的使用场合。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图；
图2为本实用新型的装配结构图。
图中：1-接电端、2-桥式整流滤波电路、3-高频全桥逆变电路、4-谐振电容、5-高频变压器、6-倍压电路、7-电源柜、8-控制器、9-电压取样回路、10-电流取样回路、11-高压出线端、12-高压绝缘隔离罩、13-绝缘座。
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和图2所示，一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，包括由依次连接的桥式整流滤波电路2、高频全桥逆变电路3和谐振电容4构成的串联谐振电路以及由依次连接的高频变压器5、倍压电路6和取样电路构成的升压倍压电路组成。桥式整流滤波电路2的接电端1可接入工频单相220V或三相380V的市电，该桥式整流滤波电路2至少包括一个二极管，二极管与一电容C101并联，通过并联的电容C101的充放电作用，可使整流后的直流电中的交流成分得以减小，得到平滑的直流脉冲电流，使得本实用新型具有更强的供电的选择性。该电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源还包括一用于控制谐振波形宽度的控制器8，取样电路接入控制器8的电信号采样输入端，通过采样电路向控制器8输入相应的控制信号。高频全桥逆变电路3包括两组并联且开通后持续宽度大于并接近谐振波形脉冲宽度的逆变开关，逆变开关由串联的驱动管构成，两组逆变开关包括四支驱动管Q1、Q2、Q3和Q4，驱动管Q1、Q3串联然后与串联的驱动管Q2、Q4并联，驱动管Q1、Q2、Q3和Q4的基极均接入控制器的电信号输出端，驱动管Q1的发射极与驱动管Q2的发射极之间接入有谐振电容C102和高频变压器5一次侧组成的串联电路。倍压电路包括2n+1个或2n+2个倍压二极管以及相应的2n+1个或2n+2个倍压电容，各倍压二极管呈反向并联，相邻倍压二极管的阴极与阳极之间串联一个倍压电容，如图1所示，倍压二极管D1的阴极与倍压二极管D2的阳极之间串联着倍压电容C2。
具体地，在本实用新型的一种优选实施例中，取样电路包括电压取样回路9和电流取样回路10。电压取样回路9至倍压电路6的高压出线端11接出并接入控制器8的电信号采样输入端。电流取样回路10至第一级倍压二极管D1的阴极接出并接入控制器8的电信号采样输入端。为了保证使用安全，整个串联谐振电路、谐振电容C102和控制器8设在电源柜7内，具有高压的升压倍压电路设在独立的高压绝缘隔离罩12中。作为本实用新型的一种优选，高压绝缘隔离罩12通过绝缘座13固定在电源柜7上，在不脱离本实用新型的保护范围前提下，高压绝缘隔离罩12和电源柜7也可独立的进行远距离安装，两者之间通过电缆线进行供电和通信。
具体的，本实用新型通过谐振电容4和高频变压器5的漏感谐振出平滑的近似正弦波形，而非通过PWM变频得到调制的电源波形，通过采样电路获取电信号并反馈给高频全桥逆变电路3，可控制谐振波形的宽度，从而确定逆变开关的频率和开通持续宽度。通过使逆变开关开通持续宽度大于并接近谐振波形的脉冲宽度，可避开硬开关；不同的负载波阻抗对应不同的谐振频率段，超出的范围会导致失谐。高频变压器5的漏感通过变压器的结构、高低压包之间的耦合程度和匝数来调节，调节的范围段不是很宽，而谐振电容4调节相对较灵活，通过电容的串并联获得，谐振的方式可选择串联谐振也可选择并联谐振，本实用新型优选为并联谐振。通过跟踪电压电流输出取样，特别是在负载输出电压迅速下降时，可自动控制输出电压快速恢复。电源输出功率受到倍压电容耐压和倍压二极管的反向工作电压、最大正向电流的限制，工作时两者要承受高频变压器5输出的两倍电压。高频变压器5输出电压确定后，输出功率由第一级倍压二极管D1能流过的正向电流大小决定，电源输出直流电压升压至高频变压器5输出电压的倍压级数倍，输出直流电流缩减至高频变压器5输出电流的倍压级数的倒数倍，极数可为奇数也可为偶数，输出电压30～100kV，输出电流5～150mA。
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 (8)
1.一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，包括串联谐振电路以及升压倍压电路，所述串联谐振电路由依次连接的桥式整流滤波电路、高频全桥逆变电路和谐振电容构成，所述升压倍压电路由依次连接的高频变压器、倍压电路和取样电路构成，其特征在于，还包括一用于控制谐振波形宽度的控制器，高频全桥逆变电路包括两组并联且开通后持续宽度大于并接近谐振波形脉冲宽度的逆变开关，逆变开关由串联的驱动管构成，倍压电路包括2n+1个或2n+2个倍压二极管以及相应的2n+1个或2n+2个倍压电容，各倍压二极管串联，相邻倍压二极管的阴极与阳极之间串联一个倍压电容，取样电路接入控制器的电信号采样输入端。
2.根据权利要求1所述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，其特征在于，两组所述逆变开关包括四支驱动管Q1、Q2、Q3和Q4，驱动管Q1、Q3串联并与串联的驱动管Q2、Q4并联，驱动管Q1、Q2、Q3和Q4的基极均接入控制器的电信号输出端，驱动管Q1的发射极与驱动管Q2的发射极之间接入有一谐振电容C102和高频变压器一次侧组成的串联电路。
3.根据权利要求1或2所述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，其特征在于，所述串联谐振电路及谐振电容C102设在电源柜内。
4.根据权利要求1或2所述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，其特征在于，所述升压倍压电路设在高压绝缘隔离罩内。
5.根据权利要求1所述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，其特征在于，所述取样电路包括电压取样回路和电流取样回路。
6.根据权利要求5所述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，其特征在于，所述电压取样回路至倍压电路的高压出线端接出并接入控制器的电信号采样输入端，所述电流取样回路至第一级倍压二极管的阴极接出并接入控制器的电信号采样输入端。
7.根据权利要求4所述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，其特征在于，所述电源柜与高压绝缘隔离罩安装连接在一起。
8.根据权利要求4所述的一种电除尘用干式小功率高频谐振倍压电源，其特征在于，所述电源柜与高压绝缘隔离罩之间为独立远距离安装，两者之间通过电缆进行供电和通信。
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