CN214591199U - 一种变压器变比可调式电除尘高频电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种变压器变比可调式电除尘高频电源，属于电除尘高频电源的技术领域，包括限流电抗器、整流单元和高频逆变单元，还包括可调变压器和DSP控制器，所述可调变压器的原边与高频逆变单元电连接，所述DSP控制器的输入端与可调变压器的原边耦合，DSP控制器的输出端与高频逆变单元电连接，根据实际工况可对可调变压器的接线位置进行调节，进而调节可调变压器的使用变比，DSP控制器通过采样变比后的电流波形，计算出一个合理的IGBT驱动脉宽，使IGBT模块工作在高频软开关状态，通过降低变比，减少IGBT模块的高频逆变电流，达到减少温升，提高转换效率的目的，进而提高IGBT模块的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电除尘设备的技术领域，更具体地说是涉及电除尘高频电源的技术领域。
背景技术
在电除尘系统中，相较于工频高压电源，高频高压电源可以输出更加平滑的直流电压，同时输出电流为高频脉冲形式，具体恒流源特性，更适合电除尘本体特性。但由于高频电源所使用的IGBT工作在高频逆变状态，开关频率高(最大可达20kHz)，损耗大，IGBT易损坏，制约了高频除尘电源功率的提高，而其他电气部件设计时往往留有很大余量。以额定72kV/1600mA电除尘高频电源为例，在实际使用中，电源的输出电压和输出电流往往不会同时达到额定状态，正常烟气工况下，电源可能工作在55kV/1600mA左右，而在极个别特殊烟气工况，负载的等效阻抗大，往往需要运行电压非常高才能激发出更多的电荷，例如80kV，而此时高压输出的电流较小，例如800mA。高频电源设计时，往往是以额定电压和额定电流同时满足进行设计，与实际应用情况不符。
目前的电除尘高频电源方案，主要存在以下不足：1、IGBT逆变桥输出电流的平均值与高压电流的平均值之间的比值为高压变压器匝比，变比为固定值，不能变化，实际工作中，IGBT功耗大，可靠性低；2、大部分工况下，变压器的输出电压低于额定电压，除尘高频变压器的高匝比造成变压器铜耗高，电能转换效率低。
实用新型内容
本实用新型提出一种变压器变比可调式电除尘高频电源，解决了现有技术中IGBT功耗大、可靠性低，变压器铜耗高、电能转换效率低的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种变压器变比可调式电除尘高频电源，包括限流电抗器、整流单元和高频逆变单元，所述整流单元与限流电抗器电连接，所述高频逆变单元与整流单元电连接，还包括可调变压器和DSP控制器，所述可调变压器的原边与高频逆变单元电连接，所述DSP控制器的输入端与可调变压器的原边耦合，DSP控制器的输出端与高频逆变单元电连接。
所述整流单元由六个二极管组成，六个二极管两两串联后再并联电连接，所述限流电抗器的数量为三个，限流电抗器的一端分别与两两串联的二极管的节点电连接。
所述高频逆变单元由四个IGBT模块组成，四个IGBT模块两两串联后再并联电连接，并与两两串联的二极管并联电连接，所述可调变压器原边的接线端分别与两两串联的IGBT模块的节点电连接，在可调变压器原边的接线端与两两串联的IGBT模块的节点之间分别串联有谐振电容和谐振电感。
所述DSP控制器的输入端通过电流互感器与可调变压器的原边耦合，DSP控制器的输出端与IGBT模块的栅极电连接。
还包括滤波电容，所述滤波电容与两两串联后的二极管以及两两串联后的IGBT模块并联电连接。
所述可调变压器为原边绕组带抽头的高频整流变压器。
本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1、根据实际工况可对可调变压器的变比进行调节，DSP控制器通过采样变比后的电流波形，计算出一个合理的IGBT驱动脉宽，使IGBT模块工作在高频软开关状态，通过降低变比，减少IGBT模块的高频逆变电流，达到减少温升，提高转换效率的目的，进而提高IGBT模块的使用寿命。
2、采用可调变压器，避免了在设备选型时为兼顾特殊工况而去选择高匝比的变压器，从而解决了高匝比变压器铜耗高、电能转换效率低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的电路图。
附图中，各标号所对应的部件如下：
1-限流电抗器，2-整流单元，3-高频逆变单元，4-可调变压器，5-DSP控制器，6-二极管，7-IGBT模块，8-谐振电容，9-谐振电感，10-滤波电容，11-电流互感器，12-电除尘器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参照图1，一种变压器变比可调式电除尘高频电源，包括限流电抗器1、整流单元2和高频逆变单元3，所述整流单元2与限流电抗器1电连接，所述高频逆变单元3与整流单元2电连接，还包括可调变压器4、DSP控制器5和滤波电容10，所述可调变压器4的原边与高频逆变单元3电连接，所述DSP控制器5的输入端与可调变压器4的原边耦合，DSP控制器5的输出端与高频逆变单元3电连接，所述可调变压器4为原边绕组带抽头的高频整流变压器。
整流单元2和高频逆变单元3的具体结构，以及限流电抗器1、整流单元2、滤波电容10、高频逆变单元3、可调变压器4和DSP控制器5之间的具体电连接、耦合关系如下：所述整流单元2由六个二极管6组成，六个二极管6两两串联后再并联电连接，所述限流电抗器1的数量为三个，限流电抗器1的一端分别与两两串联的二极管6的节点电连接。所述高频逆变单元3由四个IGBT模块7组成，四个IGBT模块7两两串联后再并联电连接，并与两两串联的二极管6并联电连接，所述滤波电容10与两两串联后的二极管6以及两两串联后的IGBT模块7并联电连接。所述可调变压器4原边的接线端分别与两两串联的IGBT模块7的节点电连接，在可调变压器4原边的接线端与两两串联的IGBT模块7的节点之间分别串联有谐振电容8和谐振电感9。DSP控制器5的输入端通过电流互感器11与可调变压器4的原边耦合，DSP控制器5的输出端与IGBT模块7的栅极电连接。
本实用新型的变压器变比可调式电除尘高频电源在工作时，将限流电抗器1的另一端与三相电网电连接，将可调变压器4副边的接线端与电除尘器12的收尘极和放电极电连接，三相电网电压经过限流电抗器1连接至整流单元2，将交流电压转换为直流电压，高频逆变单元3将直流电压逆变为高频交流电压，并经谐振电容8和谐振电感9送至可调变压器4，可调变压器4使用原边绕组带抽头的高频整流变压器，并优选-10％、0％、15％、30％四个抽头，便于根据现场实际工况调节抽头接线，当接线可调变压器4不同的抽头时，会造成高频逆变单元3谐振参数的变化，DSP控制器5根据可调变压器4原边的电流自适应调整IGBT模块7的逆变频率和脉宽，使IGBT模块7工作在高频软开关状态。
实施例一：电除尘器12为72kV/1600mA的额定设备，可调变压器4原副边变比为1:160，满载时原边电流为256A。实际工况需要输出55kV/1600mA时，可接于可调变压器4的+30％抽头处，此时可调变压器4的变比为1:120，原边电流为192A，DSP控制器5通过采样变比后的电流波形，计算出一个合理的IGBT驱动脉宽，使IGBT模块7工作在高频软开关状态，通过降低变比，减少IGBT模块7的高频逆变电流，达到减少温升，提高转换效率的目的，进而提高IGBT模块7的使用寿命。
实施例二：电除尘器12为72kV/1600mA的额定设备，遇到本体等效电阻较高的特殊工况时，需要输出80kV的高压以激发吸附电荷，此时的输出电流较小，可接于可调变压器4的-10％抽头处，避免在设备选型时为兼顾该特殊工况而去选择80kV电压等级的高匝比变压器，从而解决了高匝比变压器铜耗高、电能转换效率低的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种变压器变比可调式电除尘高频电源，包括限流电抗器(1)、整流单元(2)和高频逆变单元(3)，所述整流单元(2)与限流电抗器(1)电连接，所述高频逆变单元(3)与整流单元(2)电连接，其特征在于，还包括可调变压器(4)和DSP控制器(5)，所述可调变压器(4)的原边与高频逆变单元(3)电连接，所述DSP控制器(5)的输入端与可调变压器(4)的原边耦合，DSP控制器(5)的输出端与高频逆变单元(3)电连接。
2.如权利要求1所述的一种变压器变比可调式电除尘高频电源，其特征在于，所述整流单元(2)由六个二极管(6)组成，六个二极管(6)两两串联后再并联电连接，所述限流电抗器(1)的数量为三个，限流电抗器(1)的一端分别与两两串联的二极管(6)的节点电连接。
3.如权利要求2所述的一种变压器变比可调式电除尘高频电源，其特征在于，所述高频逆变单元(3)由四个IGBT模块(7)组成，四个IGBT模块(7)两两串联后再并联电连接，并与两两串联的二极管(6)并联电连接，所述可调变压器(4)原边的接线端分别与两两串联的IGBT模块(7)的节点电连接，在可调变压器(4)原边的接线端与两两串联的IGBT模块(7)的节点之间分别串联有谐振电容(8)和谐振电感(9)。
4.如权利要求3所述的一种变压器变比可调式电除尘高频电源，其特征在于，所述DSP控制器(5)的输入端通过电流互感器(11)与可调变压器(4)的原边耦合，DSP控制器(5)的输出端与IGBT模块(7)的栅极电连接。
5.如权利要求3所述的一种变压器变比可调式电除尘高频电源，其特征在于，还包括滤波电容(10)，所述滤波电容(10)与两两串联后的二极管(6)以及两两串联后的IGBT模块(7)并联电连接。
6.如权利要求1所述的一种变压器变比可调式电除尘高频电源，其特征在于，所述可调变压器(4)为原边绕组带抽头的高频整流变压器。
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