CN2840508Y - 用于电除尘器的高频高压直流电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高频高压静电除尘器的供电电源，包括电源控制器和依次相连构成主回路的三相整流器、LC性电容储能器、全桥式开关、脉冲形成线、高频低压电流采样电路、高频高压变压器及相对应的全桥式整流器、高压输出电压取样电路、高压输出电流取样电路和高压输出阻尼器，高压输出阻尼器输出端接入负载，电源控制器与主回路相连，高频高压变压器的输入端还并联有谐振电容。本实用新型的主回路采用脉冲形成线、并联谐振电容、全桥式固体开关、高频高压变压器及三相供电，供电电压不仅脉动小，而且能实现脉冲恒流供电，软开关关断，电源输出自动调节，能快速恢复除尘器供电，是目前除尘器电源的更新换代技术。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电除尘器的供电电源，尤其是指一种高频高压直流电源。
背景技术
目前国内电除尘的供电电源都采用单相供电，输出电压脉动大、功率因数低、影响电除尘器的除尘效率。
目前国外的电除尘的供电电源都可分为单相供电、三相供电、高频供电及脉冲供电。专利US5068811公开了一种早期的可控硅单相电除尘电源；专利US5929474公开了一种三相电除尘电源；专利US0011499公开了一种L-C串联谐振式高频电除尘电源；专利US6282106、US5639294公开了一种硬开关式高频电除尘电源；专利US4503477公开了一种脉冲电除尘电源。这些不同类型的电源在不同的应用领域各有其优缺点。
发明内容
本实用新型提供了一种脉冲形成线串联，电容器并联式的用于电除尘器的高频高压直流电源。
理想的电除尘供电电源应有如下技术特点：输出电压脉动小，高频脉冲电流供电，输出电流、电压可相互独立调节，且电源功率因素高，能三相均衡供电。另外当电除尘器出现火花闪络和反电晕时能准确、快速调节电源的输出。
一种用于电除尘器的高频高压直流电源，包括三相整流器、LC性电容储能器、全桥式开关组、脉冲形成线、高频低压电流采样电路、高频高压变压器及相对应的全桥式整流器、高压输出阻尼器、高压输出电压采样电路、高压输出电流采样电路和电源控制器，所述的三相整流器、LC性电容储能器、全桥式开关、脉冲形成线、高频低压电流取样电路、高频高压变压器及相对应的全桥式整流器、高压输出电压取样电路、高压输出电流取样电路和高压输出阻尼器依次相连，高压输出阻尼器输出端接有电除尘器，电源控制器与全桥式开关中四组半导体开关的控制端相连，并与高频低压电流取样电路、高压输出电压取样电路、高压输出电流取样电路相连；所述的高频高压变压器的输入端并联有谐振电容。
所述的三相整流器的输入端与三相交流电源相连，输出端与LC性电容储能器相连，向LC性电容储能器供电。
所述的LC性电容储能器包括三个电感和二个电容，三个电感依次相连，其输入端与三相整流器一个输出端子相连，二个电容分别连接在每两个相连电感的连路和三相整流器的另一个输出端子之间，电感为线性电感或含铁芯的电感，电容采用同类型电容或不同类型电容。
所述的全桥式开关组包括两条连接在LC性电容储能器两输出端子之间的并联支路，每条支路都包括两个半导体开关器件，半导体开关器件可采用IGBT或IGCT且并联反向二极管，也可采用适当的RC或C缓冲电路，两开关器件通过发射极与集电极相连，每个开关器件的控制端都与电源控制器相连。
所述的脉冲形成线由电感和电容组合构成，其输入端接在全桥式开关组一条支路的两个开关器件之间的连路上，输出端接入高频高压变压器及相对应的全桥式整流器，脉冲形成线可采用等价电路替换。
所述的高频高压变压器及相对应的全桥式整流器由变压器和整流器组合构成，其输入端一个端子与脉冲形成线的输出端相连，另一个端子连接在全桥式开关组另一条支路的两个开关器件之间的连路上，变压器的输入端并联有谐振电容，输出端接有高压输出电压取样电路和高频低压电流取样电路，谐振电容采用无感电容或低感电容。
所述的高压整流器与电除尘器之间接有高压输出阻尼器。
本实用新型由于采用串联式脉冲形成线，电除尘器被脉冲供电，达到脉冲恒流源的特性，由于采用并联谐振电容，开关的开断特性较弱地依赖于电除尘器负载，电源可工作在不依赖于负载的状态，且并联谐振电容能有效地提高变压器原边的输入电压，减小变压器的变压比，脉冲形成线及并联谐振电容、变压器组成非线性的谐振电路，当开关频率小于50％的谐振频率时，电源为间断式供电，当大于50％时为连续式供电。
本实用新型由于采用LC性电容储能器，开关电源的高频噪声不会对电网有电磁干扰，且可提高全桥开关组的开通率达100％，防止同臂上二开关同时导通时引起的电路短路。
附图说明
图1为本实用新型的电路图；
图2-图6为本实用新型中脉冲形成线的五种等价电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于电除尘器的高频高压直流电源，包括三相整流器1、LC性电容储能器2、全桥式开关组3、脉冲形成线4、高频低压电流采样电路6、高频高压变压器及相对应的全桥式整流器7、高压输出阻尼器8、高压输出电压取样电路9、高压输出电流取样电路10和电源控制器11，其中，三相整流器1、LC性电容储能器2、全桥式开关组3、脉冲形成线4、高频低压电流取样电路6、高频高压变压器及相对应的全桥式整流器7、高压输出电压取样电路9、高压输出电流取样电路10和高压输出阻尼器8依次相连，高压输出阻尼器8输出端接有电除尘器12，电源控制器11与全桥式开关组3中四组半导体开关的控制端相连，并与高频低压电流取样电路6、高压输出电压取样电路9、高压输出电流取样电路10相连；高频高压变压器7的输入端并联有谐振电容5。
三相整流器1的输入端与三相交流电源R、S、T相连，输出端与LC性电容储能器2相连，向LC性电容储能器2供电，LC性电容储能器2包括三个电感L1、L2、L3和二个电容C01、C02，L1、L2、L3依次相连，L1的输入端与三相整流器1一个输出端子相连，C01、C02所在的支路一端分别连接在L1、L2连路和L2、L3连路上，另一端与三相整流器1的另一个输出端子相连，电感L1、L2、L3为线性电感或含铁芯的电感，电容C01、C02采用同类型电容或不同类型电容。
全桥式开关组3包括两条连接在LC性电容储能器2两输出端子之间的由两个半导体开关器件组成的并联支路，半导体开关器件由IGBT和二极管组成，二极管并联在开关器件的集电极和发射极之间，半导体开关器件也可以采用适当的RC或C缓冲电路，开关器件的工作可为同相，亦可为异相，工作可为连续，亦可为间断式运行，开关频率一般在1kHz-50kHz，其中，开关器件S1的发射极与S2的集电极相连，S3的发射极与S4的集电极相连，S3与S4相连的连路接入脉冲形成线4。
脉冲形成线4由电感和电容组合构成，其组合形式可采用6种等价电路，见图2-图6，脉冲形成线4的输出端接入高频高压变压器及相对应的全桥式整流器7，其特性可根据电除尘器并联谐振电容5和高频高压变压器7的设计进行优化组合。
高频低压电流取样电路6是利用所测得的开关电源的电流波形(峰值、频率、平均等)为电源控制器提供实时信号。
高频高压变压器及相对应的全桥式整流器7由变压器和整流器组合构成，变压器之比为50-200，频率为1kHz-50kHz，输出电压为50-200kV，其输出电压的极性可为正，也可为负，变压器及整流器可分组式串并叠加构成，也可为整体式，变压器的磁芯材料可为非晶材料，亦可为软性磁材料；高频高压变压器7的输入端的一个端子与脉冲形成线4的输出端相连，另一个端子连接在全桥式开关组3中S1和S2的连路上，变压器7的输入端还并联有谐振电容5，输出端接有高压输出电压采样电路9和高压输出电流采样电路10，谐振电容5采用无感电容或低感电容，谐振电容5可为变压器原边所并的谐振电容，也可为变压器本身及高压输出端在变压器原边的的等价电容器，最常用的是谐振电容5是上述二种电容之和。
高压输出电压取样电路9利用电阻分压器取出变压器的电压讯号，为电源控制器提供实时信号。
高压输出电流取样电路10利用电阻取出变压器的电流讯号，为电源控制器提供实时信号。
高压整流器7与电除尘器12之间接有高压输出阻尼器8，高压输出阻尼器8可以接在高压端，也可以接在地线端，或同时接于高压端和地线端。
电源控制器11根据电源本身的要求设计，根据输入的实时信号，控制开关组的工作。
本实用新型的工作过程如下：如图1所示，三相交流电源的三个输入端子R、S、T输入至三相整流器1，三相整流器1将三相交流电压转换成脉动的直流电压，脉动的直流电压通过LC性电容储能器2的L1、L2对储能电容C01、C02充电储能，当由S1-S4组成的全桥式开关组3工作时，储能电容器C01、C02的能量通过L2、L3向全桥式开关组提供，脉冲形成线4产生的等效LC串联回路和由并联谐振电容器CP、高频变压器产生的等效LC并联回路串联构成全桥式开关的负载，高频高压变压器及相对应的全桥式整流器7将输入的高频电压转换成直流高压，并通过高压输出阻尼器8提供给电除尘器负载12，由高频低压电流取样电路6、高压输出电压取样电路9、高压输出电流取样电路10取出的一次电流、二次电流、二次电压讯号送至电源控制器11，电源控制器11由计算机控制电路和控制软件组成，它对输入的讯号分析处理后，发出对全桥式开关组3的控制讯号，电除尘器可采用干式电除尘器，也可采用湿式电除尘器。
Claims (7)
1.一种用于电除尘器的高频高压直流电源，包括三相整流器(1)、LC性电容储能器(2)、全桥式开关组(3)、脉冲形成线(4)、高频低压电流取样电路(6)、高频高压变压器及相对应的全桥式整流器(7)、高压输出阻尼器(8)、高压输出电压取样电路(9)、高压输出电流取样电路(10)和电源控制器(11)，其特征在于：所述的三相整流器(1)、LC性电容储能器(2)、全桥式开关(3)、脉冲形成线(4)、高频低压电流采样电路(6)、高频高压变压器及相对应的全桥式整流器(7)、高压输出电压采样电路(9)、高压输出电流采样电路(10)和高压输出阻尼器(8)依次相连，高压输出阻尼器(8)输出端接有电除尘器(12)，电源控制器(11)与全桥式开关(3)中四组半导体开关的控制端相连，并与高频低压电流取样电路(6)、高压输出电压取样电路(9)、高压输出电流取样电路(10)相连；所述的高频高压变压器的输入端并联有谐振电容(5)。
2.如权利要求1所述的用于电除尘器的高频高压直流电源，其特征在于：所述的三相整流器(1)的输入端与三相交流电源相连，输出端与LC性电容储能器(2)相连，向LC性电容储能器(2)供电。
3.如权利要求1所述的用于电除尘器的高频高压直流电源，其特征在于：所述的LC性电容储能器(2)包括三个电感和二个电容，三个电感依次相连，其输入端与三相整流器(1)一个输出端子相连，二个电容分别连接在每两个相连电感的连路和三相整流器(1)的另一个输出端子之间，电感为线性电感或含铁芯的电感，电容采用同类型电容或不同类型电容。
4.如权利要求1所述的用于电除尘器的高频高压直流电源，其特征在于：所述的全桥式开关组(3)包括两条连接在LC性电容储能器(2)两输出端子之间的并联支路，每条支路都包括两个半导体开关器件，半导体开关器件可采用IGBT或IGCT且并联反向二极管，也可采用适当的RC或C缓冲电路，两开关器件通过发射极与集电极相连，每个开关器件的控制端都与电源控制器(11)相连。
5.如权利要求1所述的用于电除尘器的高频高压直流电源，其特征在于：所述的脉冲形成线(4)由电感和电容组合构成，其输入端接在全桥史开关组(3)一条支路的两个开关器件之间的连路上，输出端接入高频高压变压器及相对应的全桥式镇流器(7)。
6.如权利要求1所述的用于电除尘器的高频高压直流电源，其特征在于：所述的高频高压变压器及相对应的全桥式镇流器(7)由变压器和镇流器组合构成，其输入端一个端子与脉冲形成线(4)的输出端相连，另一个端子连接在全桥式开关组(3)另一条支路的两个开关器件之间的连路上，变压器(7)的输入端并联有谐振电容(5)，输出端接有高压输出电压采样电路(9)和高频低压电流采样电路(10)，谐振电容(5)采用无感电容或低压电容。
7.如权利要求1所述的用于电除尘器的高频高压直流电源，其特征在于：所述的高压阵流器与电除尘器之间接有高压输阻尼器(8)。
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