CN2805212Y

CN2805212Y - 三相交流调压电除尘电源装置

Info

Publication number: CN2805212Y
Application number: CN 200420058762
Authority: CN
Inventors: 姜学东; 梁晖; 邱瑞昌; 汪至中; 胡小吐; 李瑞年
Original assignee: 张鸿迪
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2014-12-17

Abstract

本实用新型涉及一种工业应用静电除尘的高压电源技术，由三相交流调压电路(I)、三相升压变压器(II)、三相高压整流电路(III)、限流电路(IV)、驱动电路(J1)等组成。该三相产生静电场的电源装置作用于静电除尘器的电晕线和极板之间，通过其产生电场的静电吸附效应，达到对烟气中某种介质，比如烟气中的粉尘、细小颗粒物等净化处理的目的。该电源的控制方式是通过调整三相交流输入的可控硅导通角达到调压的目的，升压变压器产生的输出经过整流变成直流高电压，经过限流电路加到电除尘器上。本实用新型克服了传统的电除尘器单相交流调压控制方式的缺陷，效率高、功率大、噪音低、对电网影响小，更适合应用于大烟气量净化、处理的工业化应用。

Description

三相交流调压电除尘电源装置

技术领域

本实用新型涉及高压静电电除尘技术领域，特别涉及基于三相交流调压输入的大功率电源装置产生静电场进行静电除尘的应用领域。

背景技术

目前，广泛用于高压静电电除尘的电源，均采用单相交流线电压380伏输入，经可控硅交流调压后，加入单相工频升压变压器升压，再经过单相高压硅堆全波整流，产生负高压，作用于静电除尘器的电晕线和极板之间，通过其产生电场的静电吸附效应，达到对烟气中某种介质，比如烟气中的粉尘、细小颗粒物等净化处理的目的。其优点是结构简单，成本低。但对于发电厂、水泥厂等大烟气量的电除尘器，输入功率要求非常大，使得这种电源效率低，输出纹波大，对电网的谐波污染严重，噪音大，同时单相调压升压方式必然造成三相电网电源的不平衡，按照电力部门的入网标准，是不允许并网使用的；由于现场电除尘反应器本体常常设计成三个，三个单相电除尘器电源分别接在三相交流电网的ab、bc、ca侧，组成一个三相匹配的负载系统，对电网不平衡的影响不是很严重。随着国家排放标准的不断提高，尤其对细小颗粒物的处理，现场需要增加一个电除尘反应器本体，这样负载的不平衡就使得单相电源无法满足对三相电网的要求，无法使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为工业用处理各种烟气粉尘的反应器提供可靠、实用的电除尘电源装置。该装置所涉及的电源由交流调压电路I、升压变压器II、整流电路III、限流电路IV、驱动电路J1、单片机取样控制单元IC组成。该电源作用于静电除尘反应器V上，通过其产生电场的静电吸附效应，达到对烟气中某些介质，比如烟气中的粉尘、细小颗粒物等净化处理的目的。其基本出发点是通过调整三相交流调压电路的可控硅导通角达到调压的目的，三相升压变压器产生的交流输出经过整流变成直流负高压，并经过限流电路IV加到电除尘反应器V上。

本实用新型的技术方案如下：一种三相交流调压电除尘电源装置，由交流调压电路、升压变压器、整流电路、限流电路、驱动电路、单片机取样控制单元组成，所述交流调压电路为三相交流调压电路，所述升压变压器为三相升压变压器，所述整流电路为三相全波整流电路，所述交流调压电路、升压变压器、整流电路的输出端与输入端依次顺序相连接，所述驱动电路的输出端、对应电连接至交流调压电路的可控硅管的控制极和其对应的电源极，所述单片机取样控制单元对应端口分别电连接至驱动电路、电流取样电阻R3、取样分压电阻R4、R5，所述交流调压电路的输入端K2、K4、K6与三相工频交流电源在a、b、c处相连接，所述整流电路的一个输出端m通过限流电路电连接至电除尘反应器的电晕线Q，所述整流电路的另一个输出端n通过电流取样电阻R3与电除尘反应器的极板接地端在Z点相连接。

所述交流调压电路的输入为三相工频交流输入，且在a、b、c处与三相工频交流电源相连接，所述交流调压电路是三相交流调压电路，该交流调压电路由六只可控硅管分三路、每两只反向并联而成，其中，所述三相交流电路中的a相电路的输入、输出端aa¹¹之间电连接有反向并连连接的可控硅管T1、T2，其一个并接接点K2一路连接至a相电路的输入端，一路电连接至驱动电路的K2端，其另一个并接接点K1一路连接至升压变压器的输入端a¹¹，另一路电连接至驱动电路的K1端，b相电路的输入、输出端bb¹¹之间电连接有反向并连连接的可控硅管T3、T4，其一个并接接点K4一路连接至b相电路的输入端，一路电连接至驱动电路的K4端，其另一个并接接点K3一路连接至升压变压器的输入端b¹¹，另一路电连接至驱动电路的K3端，c相电路的输入、输出端cc¹¹之间电连接有正、反向并连连接的可控硅管T5、T6，其一个并接接点K6一路连接至c相电路的输入端，一路电连接至驱动电路的K6端，其另一个并接接点K5一路连接至升压变压器的输入端c¹¹，另一路电连接至驱动电路的K5端，

所述升压变压器为三相变压器，可有以下四种连接方式；

①Δ/Δ接法：变压器原边a相绕组的a¹²端和b相绕组的b¹¹相连，b相绕组的b¹²端和c相绕组的c¹¹相连，c相绕组的c¹²端和a相绕组的a¹¹相连；变压器副边a相绕组的a₁₂端和b相绕组的b₁₁相连，b相绕组的b₁₂端和c相绕组的c₁₁相连，c相绕组的c₁₂端和a相绕组的a₁₁相连；

②Δ/Y接法：变压器原边a相绕组的a¹²端和b相绕组的b¹¹相连，b相绕组的b¹²端和c相绕组的c¹¹相连，c相绕组的c¹²端和a相绕组的a¹¹相连；变压器副边a相绕组的a₁₂端和b相绕组的b₁₂相连，同时和c相绕组的c₁₂端相连；

③Y/Y接法：变压器原边a相绕组的a¹²端和b相绕组的b¹²相连，同时和c相绕组的c¹²端相连；变压器副边a相绕组的a₁₂端和b相绕组的b₁₂相连，同时和c相绕组的c₁₂端相连；

④Y/Δ接法：变压器原边a相绕组的a¹²端和b相绕组的b¹²相连，同时和c相绕组的c¹²端相连；变压器副边a相绕组的a₁₂端和b相绕组的b₁₁相连，b相绕组的b₁₂端和c相绕组的c₁₁相连，c相绕组的c₁₂端和a相绕组的a₁₁相连；

所述整流电路是三相全波整流电路，由六只整流器件D₁-D₆串、并电连接而成，其中整流器件D₂、D₄、D₆的正极并接在一起，并在m点与限流电路的一端M相连接，D₂、D₄、D₆的负极分别与整流器件D₁、D₃、D₅正向串连连接，其串接点分别电连接至升压变压器三相输出绕组的三个同名端a₁₁、b₁₁、c₁₁，整流元件D₁、D₃、D₅的负极并连在一起，并在n点与电流取样电阻R 3的一端相连接，所述整流器件D₁-D₆可以为大功率二极管或高压整流硅堆，并且每只整流器件可为一只或多只整流器件串、并电连接而成。

所述限流电路由电阻R₁和电容C相串联再与电感L并联后组成，其并联电路的一端M与整流电路的一个输出端m相连接，其并联电路的另一端e与限流电阻R₂的一端相连接，限流电阻R₂的另一端与电除尘反应器的电晕线Q相连接，电感L可以是空心电感，也可以是电抗器。

所述单片机取样控制单元的端口分别与驱动电路、电流取样电阻、取样分压电阻对应连接。

由于本实用新型采用了上述技术方案，其有益效果为：

1、本实用新型的电源装置所发生的电压波形与单相交流调压的电除尘装置相比，输出纹波的频率提高了三倍，更加平稳，波动小，除尘效果更好。

2、本实用新型的电源装置和单相交流调压的电除尘装置相比，输入功率更大，电源效率更高，对电网的谐波污染大大减小，不会造成三相电网电源的不平衡。

3、在三相整流电路和电除尘反应器之间的一组L-C-R匹配网络为产生可靠稳定的静电场提供了必要的保障。由于反应器内电晕线的尖端比较容易火花放电，如果没有该电路，很容易造成电源的损坏而不能保证产生可靠、稳定、持久的电除尘静电场。

4、本实用新型的电源装置和单相交流调压的电除尘装置相比，升压变压器原副边匝比可以降低，使得副边绕组的分布电容更小，三相输入方式使得升压变压器效率更高，损耗大大降低。

附图说明

图1为本实用新型原理框图；

图2为本实用新型电气原理图；

图3升压变压器Δ/Δ接法电气原理图；

图4升压变压器Δ/Y接法电气原理图；

图5升压变压器Y/Y接法电气原理图；

图6升压变压器Y/Δ接法电气原理图。

上述图中：I-交流调压电路，II-升压变压器，III-整流电路，IV-限流电路，V-电除尘反应器，J1-可控硅驱动电路，IC-单片机取样控制电路，L-限流电感，C-吸收电容，R₁、R₂-限流电阻，R₃-电流取样电阻，R₄、R₅-电压取样分压电阻。

具体实施方式

一种产生负高压的的电源装置，包括三相交流调压电路I、三相升压变压器II、整流电路III、限流电路IV、电除尘反应器V等。所述三相交流调压电路是通过调节可控硅D1-D6的导通角将三相380伏交流输入变为0到380伏交流连续可调的输出电压；所述三相升压变压器II，是将上述0到380伏交流连续可调的输出电压进行升压；所述整流电路IV是将升压变压器的交流输出整流成直流电压；所述限流电路IV的M端与整流电路输出端m相连，该限流电路IV由电感、电阻及阻容吸收电路组成；所述电除尘反应器V作为该电源装置的负载。所述三相交流调压电路I与升压变压器II之间设有六只可控硅管D1-D6分三路反并联而成，而传统的静电除尘电源则由两个可控硅反并联而成；所述升压变压器II是三相变压器，而传统的静电除尘电源变压器是单相的；所述整流电路III是三相全波整流，而传统的静电除尘电源的整流电路是单相全波整流。

所述三相交流调压电路I可有如下四种连接方式：

①可控硅T₁的阳极和可控硅T₂的阴极相连，电接到a相380伏电网，可控硅T₁的阴极和可控硅T₂的阳极相连，接到三相升压变压器II的原边输入端a¹¹；可控硅T₃的阳极和可控硅T₄的阴极相连，电接到b相380伏电网，可控硅T₃的阴极和可控硅T₄的阳极相连，电接到三相升压变压器II的原边输入端b¹¹；可控硅T₅的阳极和可控硅T₆的阴极相连，电接到c相380伏电网，可控硅T₅的阴极和可控硅T₆的阳极相连，电接到三相升压变压器的原边输入端c¹¹；三相升压变压器II的副边输出a₁₁电接到高压整流硅堆D₂的阴极，该端同时和高压整流硅堆D₁的阳极相连；三相升压变压器II的副边输出b₁₁电接到高压整流硅堆D₄的阴极，该端同时和高压整流硅堆D₃的阳极相连；三相升压变压器II的副边输出端c₁₁接到高压整流硅堆D₆的阴极，该端同时和高压整流硅堆D₅的阳极相连；高压整流硅堆D₁、D₃、D₅的阴极分别连接到n点，且通过取样电阻R3和反应器V的外壳相连并连接到大地；高压整流硅堆D₂、D₄、D₆的阳极分别连接到m点；电阻R₁先与电容C串联再与电感L并联后，其中一端M和m点相连，另一端e和限流电阻R₂相连，电阻R₂的另一端作为该电源装置的输出端，和电除尘反应器V的电晕线Q相连，以上各元件根据需要均可采用多个串、并联接。

所述三相全波整流电路，在实际应用时整流高压硅堆的二极管D1-D6可采用多个串并联接，以提高二极管的耐压和电流输出。

所述三相升压变压器II可以有如下四种连接方式：

所述三相交流调压电路的可控硅的驱动电路J1可采用CA6100通用可控硅触发系统，或由TC787/TC788集成电路构成的驱动电路。

如附图1-6所示，本实用新型中产生负极性静电场的电源装置采用三相交流调压方式、三相变压器直接升压的原理。该电源装置由开关器件可控硅T1-T6、三相升压变压器II、三相全波整流电路III、限流电路IV等联接而成。在驱动电路J1的控制下，可控硅元件D1-D6轮换导通与关断，即可将三相380伏交流电压变换为0到380伏可调的交流电压，通过三相升压变压器II升压获得高压交流，再进行全波整流后变成直流高压输出，通过限流电路IV加到电除尘器V的电晕线Q上。

通常，可控硅器件T1-T6的电流等级在100安培到1000安培之间，电压等级大于1200伏，本实施例选取的型号为SKKT253-16；可控硅驱动电路J1采用CA6100触发板，单片机取样控制单元采用80196系列单片机，它可通过电阻R4、R5、R3的电压和电流取样控制CA6100触发板，调节可控硅T1-T6的导通角，从而实现调压控制，形成静电场。升压变压器原边采用三角形接法，副边采用星形接法，匝比为1∶150，如附图4所示。电感L值在10mH左右；电容值在可选择在0.1μF；电阻R₂值可选择在100Ω；电阻R₃为1Ω；R₄为8000KΩ、R₅为0.8KΩ。

实践证明：只要工业用大功率电除尘反应器采用本实用新型提供的电源装置供电，均可在反应器内发生连续、稳定、时空分布良好的静电场，且电源性价比高、功率大、噪音低、对电网污染小、使用寿命长。

由于电源系统的工作可靠，使得整套处理设备工作连续、稳定、完整，运行费用低，具有良好的经济效益和社会效益。

本实用新型中对由交流调压电路I、升压变压器II、整流电路III、限流电路IV组成的三相交流调压电源装置中各元件数值的改动不影响本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种三相交流调压电除尘电源装置，由交流调压电路(I)、升压变压器(II)、整流电路(III)、限流电路(IV)、驱动电路(J1)、单片机取样控制单元(IC)组成，其特征在于：所述交流调压电路(I)为三相交流调压电路，所述升压变压器(II)为三相升压变压器，所述整流电路(III)为三相全波整流电路，所述交流调压电路(I)、升压变压器(II)、整流电路(III)的输出端与输入端依次顺序相连接，所述驱动电路(J1)的输出端(k1-k6)、(g1-g6)对应电连接至交流调压电路(I)的可控硅管(T1-T6)的控制极(g1-g6)和(K1-K6)，所述单片机取样控制单元(IC)对应端口分别电连接至驱动电路(J1)、电流取样电阻R3、取样分压电阻R4、R5，所述交流调压电路(I)的输入端K2、K4、K6与三相工频交流电源a、b、c相连接，所述整流电路(III)的一个输出端m通过限流电路(IV)电连接至电除尘反应器(V)的电晕线Q，所述整流电路(III)的另一个输出端n通过电流取样电阻R3与电除尘反应器(V)的极板接地端在Z点相连接。

2、如权利要求1所述的一种三相交流调压电除尘电源装置，其特征在于：所述交流调压电路(I)的输入为三相工频交流输入，且在a、b、c处与三相工频交流电源相连接，所述交流调压电路是三相交流调压电路，该交流调压电路(I)由六只可控硅管(T1-T6)分三路、每两只反向并联而成，其中，所述三相交流电路(I)中的a相电路有反向并联连接的可控硅管T1、T2，其一个并接接点K2一路连接至a相电路的输入端，一路电连接至驱动电路(J1)的K2端，其另一个并接接点K1一路连接至升压变压器(II)的输入端a¹¹，另一路电连接至驱动电路(J1)的K1端，b相电路有反向并联连接的可控硅管T3、T4，其一个并接接点K4一路连接至b相电路的输入端，一路电连接至驱动电路(J1)的K4端，其另一个并接接点K3一路连接至升压变压器(II)的输入端b¹¹，另一路电连接至驱动电路(J1)的K3端，c相电路有反向并联连接的可控硅管T5、T6，其一个并接接点K6一路连接至c相电路的输入端，一路电连接至驱动电路(J1)的K6端，其另一个并接接点K5一路连接至升压变压器(II)的输入端c¹¹，另一路电连接至驱动电路(J1)的K5端，

3、如权利要求1所述的一种三相交流调压电除尘电源装置，其特征在于：所述升压变压器(II)为三相变压器，可有以下四种连接方式；

4、如权利要求1所述的一种三相交流调压电除尘电源装置，其特征在于：所述整流电路(III)是三相全波整流电路，由六只整流器件D₁-D₆串、并电连接而成，其中整流器件D₂、D₄、D₆的正极并接在一起，并在m点与限流电路(IV)的一端M相连接，D₂、D₄、D₆的负极分别与整流器件D₁、D₃、D₅正向串连连接，其串接点分别电连接至升压变压器(II)三相输出绕组的三个端a₁₁、b₁₁、c₁₁，整流元件D₁、D₃、D₅的负极并连在一起，并在n点与电流取样电阻R3的一端相连接，所述整流器件D₁-D₆可以为大功率二极管或高压整流硅堆，并且每只整流器件可为一只或多只整流器件串、并电连接而成。

5、如权利要求1所述的一种三相交流调压电除尘电源装置，其特征在于：所述限流电路(IV)由电阻R₁和电容C相串联再与电感L并联后组成，其并联电路的一端M与整流电路(III)的一个输出端m相连接，其并联电路的另一端e与限流电阻R₂的一端相连接，限流电阻R₂的另一端与电除尘反应器(V)的电晕线Q相连接，电感L可以是空心电感，也可以是电抗器。

6、如权利要求1所述的一种三相交流调压电除尘电源装置，其特征在于：所述单片机取样控制单元(IC)的端口分别与驱动电路(J1)、电流取样电阻(R₃)、取样分压电阻(R₄、R₅)对应连接。