CN207069934U - 一种智能变频多输出高压电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能变频多输出高压电源，设备结构由两组独立的低压绕组、高压绕组组成，所述的低压绕组、高压绕组套于口字形铁芯上；其电路结构在于它包括电源滤波器、三相整流电路REC、变频逆变电路INV、多输出整流变压器HVI、电除尘电场、控制回路CON、触摸屏HMI、上位计算机IPC。通过低压绕组与高压绕组的串联或并联，以达到多输出的目的；同时采用SPWM逆变变流控制技术，实现最高平均电压、火花闪络频率控制、火花闪络临界电压跟踪等多种控制特性；具有完善的保护功能，减小开关损耗及谐波，提高电源效率；通过动态阻抗来处理火花和拉弧，实现电场在火花和拉弧时的不间断供电；变频高压电源的工作频率和输出阻抗根据电场工况自适应，既节能又提高电除尘器的除尘效率。

Description

一种智能变频多输出高压电源

技术领域

本发明涉及一种智能变频多输出高压电源。

背景技术

目前按照高压电源的输出形式，供电除尘器用的高压电源可以分为直流高压电源和脉冲高压电源；按照高压电源的输入形式，可以分为单相电源输入的高压电源和三相电源输入的高压电源；按照工作频率分类，可以分为工频高压电源、中频高压电源、高频高压电源；单相输入高压电源采用工频 (50Hz/60Hz)单相AC380V输入，由两只反并联可控硅(SCR)移相调压，经单相硅整流高压变压器升压整流实现对电除尘器电场的供电；三相输入高压电源采用工频三相AC380V/50Hz交流电源输入，各相电压、电流和磁通的大小相等，相位上依次相差120°，通过3路6只可控硅(SCR)反并联调压，经过三相硅整流高压变压器升压整流实现对电除尘器电场的供电；高频高压电源采用逆变工作方式，工作频率一般在10kHz以上；中频高压电源也是采用逆变的工作方式，其工作频率介于工频高压电源和高频高压电源之间，一般为 400Hz至2kHz之间的一个固定的逆变工作频率；因此，无论是工频单相/三相高压电源，中频高压电源，还是高频高压电源，他们移相调压的工作频率或逆变工作频率都是固定的，是固定频率的高压电源；为不可调电源，易造成电量的浪费，且影响其工作效率。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，提供的一种智能变频多输出高压电源，采用SPWM逆变变流控制技术，实现电源频率可调，变频高压电源的工作频率和输出阻抗根据电场工况自适应的智能变频多输出高压电源。

为实现上述目的，本发明采用如下方式进行。

一种智能变频多输出高压电源，设备结构由两组独立的低压绕组、高压绕组组成，所述的低压绕组、高压绕组套于口字形铁芯上；其电路结构在于它包括电源滤波器、三相整流电路REC、变频逆变电路INV、多输出整流变压器HVI、电除尘电场、控制回路CON、触摸屏HMI、上位计算机IPC；所述的电源滤波器与三相380V50Hz交流相连接；所述的三相整流电路REC与电源滤波器相连接，将三相工频电网交流滤波后整流成直流；所述的变频逆变电路INV与三相整流电路REC相连接,滤波后的直流电通过变频逆变电路INV 逆变成频率为从0Hz到1000Hz可调的电源；所述的多输出整流变压器HVI 与变频逆变电路INV相连接，所产生的电源经多输出整流变压器HVI升压整流后形成电压；所述的电除尘电场与多输出整流变压器HVI相连接，多输出整流变压器HVI升压整流后形成的电压为电除尘电场的工作电压；所述的控制回路CON与三相整流电路REC、变频逆变电路INV、多输出整流变压器 HVI相连接，控制回路CON上还设有触发板与通讯口；所述的触摸屏HMI、上位计算机IPC与控制回路CON相连接，用于控制参数的设置和工作参数的指示及显示。

所述的高压绕组有独立的高压整流桥，其输出可串联也可并联；两组低压绕组也可以串联或并联运行，不同的组合，绕组不同，输出的电压、电流也不同。

所述的变频逆变电路INV是采用IGBT构成的H型全桥逆变器。

所述的变频逆变电路INV逆变的电源的频率，根据电除尘电场工况而变化的。

所述的控制回路CON，信号检测电路实时对电场的电压、电流、火花闪络、拉弧和除尘参数进行检测，将检测到的信号提供给控制电路CON；控制电路CON根据信号检测电路的实时数据进行运算。

所述的智能变频多输出高压电源的电路结构上设有安全联锁。

所述的智能变频多输出高压电源也可采用工频硅整流升压变压器，其工频为50/60Hz，或中频硅整流升压变压器，其中频为400Hz/600Hz/800Hz，对硅整流升压变压器的阻抗无特殊要求。

本发明的有益效果是：

提供一种智能变频多输出高压电源，通过低压绕组与高压绕组的串联或并联，以达到多输出的目的；同时采用SPWM逆变变流控制技术，实现最高平均电压、火花闪络频率控制、火花闪络临界电压跟踪、间隙供电、模拟脉冲等多种控制特性；具有完善的保护功能(开路、短路、闪络、过流、温度保护等)，减小开关损耗及谐波，提高电源效率；通过动态阻抗来处理火花和拉弧，实现电场在火花和拉弧时的不间断供电；变频高压电源的工作频率和输出阻抗根据电场工况自适应，使电场获得最高的电晕功率，既节能又提高电除尘器的除尘效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的一种智能变频多输出高压电源的变频电源原理框图。

图2是本发明提供的一种智能变频多输出高压电源的器身结构示意图。

图3是本发明提供的一种智能变频多输出高压电源的变频电源主回路原理图。

如图所标识：绕组1，绕组2，电源滤波器3，三相整流电路REC 4，变频逆变电路INV5，多输出整流变压器HVI 6，电除尘电场7，控制回路CON8，触摸屏HMI9，上位计算机IPC10，触发板11，通讯口12，安全锁13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的一种智能变频多输出高压电源作进一步的描述。

如图所示，一种智能变频多输出高压电源，设备结构由两组独立的低压绕组1、高压绕组2组成，所述的低压绕组1、高压绕组2套于口字形铁芯上；其电路结构在于它包括电源滤波器3、三相整流电路REC 4、变频逆变电路INV 5、多输出整流变压器HVI 6、电除尘电场7、控制回路CON8、触摸屏 HMI9、上位计算机IPC10；所述的电源滤波器3与三相380V50Hz交流相连接；所述的三相整流电路REC 4与电源滤波器3相连接；所述的变频逆变电路INV 5与三相整流电路REC 4相连接；所述的多输出整流变压器HVI 6与变频逆变电路INV 5相连接；所述的除尘电场7与多输出整流变压器HVI 6相连接；所述的控制回路CON8与三相整流电路REC 4、变频逆变电路INV 5、多输出整流变压器HVI 6相连接；所述的触摸屏HMI 9、上位计算机IPC10与控制回路 CON 8相连接，用于控制参数的设置和工作参数的指示及显示。

将两绕组中的低压绕组串联，高压绕组也并联，为常规直流电源输出；低压绕组1串联，高压绕组2并联，为高电流、低电压直流电源输出；低压绕组1串联，高压绕组2串联，为高电流、高电压，直流电源输出；低压绕组1 并联，两个高压绕组2独立输出直流电源；用两个控制器独立控制两组绕组，可分别输出独立的直流电源，可以一组是常规直流电源输出，一组是脉冲电源输出，两组电源可叠加；以达到多输出的目的。

智能变频多输出高压电源变频逆变技术，首先将三相工频电网交流滤波后经可控硅整流电路REC 4整流成直流，再经过滤波电路后由变频逆变电路 INV 5(采用IGBT构成的H型全桥逆变器)变频逆变成频率，其频率为根据电除尘电场7工况而变化的交流，再经多输出整流变压器HVT 6升压整流后形成电除尘器电场ESP作为工作除尘电压。

控制回路CON 8，信号检测电路实时对电场的电压、电流、火花闪络、拉弧和除尘参数进行检测，将检测到的信号提供给控制电路CON 8；控制电路 CON 8根据信号检测电路的实时数据进行运算，输出变频逆变电路INV 5的控制信号而实现逆变电路INV 5的变频逆变交流输出；控制电路CON 8的通讯控制功能还将智能变频多输出高压电源和上位计算机IPC10相连，实现向上位计算机IPC 10传送智能变频多输出高压电源的工作参数；控制电路CON8 还和触摸屏HMI 9相连，实现控制参数的设置和工作参数的指示及显示。

智能变频多输出高压电源采用AC-DC-AC-DC变流工作方式，工频三相可控整流，SPWM变频逆变后升压整流，输出平滑的直流电压，能有效的提高电场平均电压，减小输出纹波；三相输入改善了三相平衡，具有很高的功率因数；采用叠层无感直流母线排技术，减小引线电感，避免开关器件的过电压；电源的频率从0Hz到1000Hz可调，用于完成A/D转换、PID控制算法、SPWM 变流算法及PWM脉冲产生；变频高压电源的监控采用触摸屏HMI 9完成参数设置及信息显示，DSP与HMI之间的通讯连接采用RS232/RS485，并预留有上位监控调度管理系统MIS的通信接口(Ethernet)。智能变频多输出高压电源可适配工频硅整流升压变压器(工频50/60Hz)和中频硅整流升压变压器(中频400Hz/600Hz/800Hz)，对硅整流升压变压器的阻抗无特殊要求，阻抗变频频率自适应。

综上所述，智能变频多输出高压电源采用SPWM逆变变流控制技术，实现最高平均电压、火花闪络频率控制、火花闪络临界电压跟踪、间隙供电、模拟脉冲等多种控制特性；具有完善的保护功能(开路、短路、闪络、过流、温度保护等)，减小开关损耗及谐波，提高电源效率；通过动态阻抗来处理火花和拉弧，实现电场在火花和拉弧时的不间断供电；变频高压电源的工作频率和输出阻抗根据电场工况自适应，使电场获得最高的电晕功率，既节能又提高电除尘器的除尘效率。

以上所述的实施例，只是本发明较典型的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的操作范围内。

Claims (7)

1.一种智能变频多输出高压电源，设备结构由两组独立的低压绕组(1)、高压绕组(2)组成，所述的低压绕组(1)、高压绕组(2)套于口字形铁芯上；其电路结构在于它包括电源滤波器(3)、三相整流电路REC(4)、变频逆变电路INV(5)、多输出整流变压器HVI(6)、电除尘电场(7)、控制回路CON(8)、触摸屏HMI(9)、上位计算机IPC(10)；所述的电源滤波器(3)与三相380V50Hz交流相连接；所述的三相整流电路REC(4)与电源滤波器(3)相连接，将三相工频电网交流滤波后整流成直流；所述的变频逆变电路INV(5)与三相整流电路REC(4)相连接，滤波后的直流电通过变频逆变电路INV(5)逆变成频率为从0Hz到1000Hz可调的电源；所述的多输出整流变压器HVI(6)与变频逆变电路INV(5)相连接，所产生的电源经多输出整流变压器HVI(6)升压整流后形成电压；所述的电除尘电场(7)与多输出整流变压器HVI(6)相连接，多输出整流变压器HVI(6)升压整流后形成的电压为电除尘电场(7)的工作电压；所述的控制回路CON(8)与三相整流电路REC(4)、变频逆变电路INV(5)、多输出整流变压器HVI(6)相连接，控制回路CON(8)上还设有触发板(11)与通讯口(12)；所述的触摸屏HMI(9)、上位计算机IPC(10)与控制回路CON(8)相连接，用于控制参数的设置和工作参数的指示及显示。

2.根据权利要求1所述的一种智能变频多输出高压电源，其特征在于所述的变频逆变电路INV(5)是采用IGBT构成的H型全桥逆变器。

3.根据权利要求1所述的一种智能变频多输出高压电源，其特征在于所述的高压绕组(2)有独立的高压整流桥，其输出可串联也可并联；两组低压绕组(1)也可以串联或并联运行，不同的组合，绕组不同，输出的电压、电流也不同。

4.根据权利要求1所述的一种智能变频多输出高压电源，其特征在于所述的变频逆变电路INV(5)所逆变的电源的频率是根据电除尘电场工况而变化的。

5.根据权利要求1所述的一种智能变频多输出高压电源，其特征在于控制回路CON形成的信号检测电路可实时对电场的电压、电流、火花闪络、拉弧和除尘参数进行检测，将检测到的信号提供给控制电路CON；控制电路CON根据信号检测电路的实时数据进行运算。

6.根据权利要求1所述的一种智能变频多输出高压电源，其特征在于所述的智能变频多输出高压电源的电路结构上设有安全联锁(13)。

7.根据权利要求1所述的一种智能变频多输出高压电源，其特征在于所述的智能变频多输出高压电源也可采用工频硅整流升压变压器，其工频为50/60Hz，或中频硅整流升压变压器，其中频为400Hz/600Hz/800Hz，对硅整流升压变压器的阻抗无特殊要求。