FR2474783A1 - Static feed of current to electrofilter - utilising static converter transformer and rectifier to control feed of pulses from thyratron - Google Patents

Static feed of current to electrofilter - utilising static converter transformer and rectifier to control feed of pulses from thyratron Download PDF

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    • B03C3/68—Control systems therefor

Abstract

Method is described for static supply of electric current to an electrofilter having two electrodes connected to the positive and negative supply terminals to produce an electric field electrifying the particles circulating between the electrodes. Continuous high voltage pulses of predetermined duration applied to the electrodes are produced by a static converter, transformed up and rectified. Specifically, the pulses are produced by a thyratron inverter to present a voltage peak below the breakdown voltage of the filter, the duration of each pulse being less than the time taken to form a spark in the electrofilter, and the mean value of the continuous high tension current injected into the filter being controlled by a regulator circuit. Circuit alters the frequency F of the pulses and/or the supply voltage of the thyratron so as to maintain an optimal mean value of the current corresp. to the constant continuous high voltage between the electrodes. Used in electrostatic precipitators. Instabilities of prior art devices due to sawtooth variations of current following similar variations of voltage, are eliminated.

Description

Onduleur statique pour l'alimentation d'un électrofiltre de dépoussiérage électrostatique.Static inverter for the supply of an electrostatic dedusting electrostatic precipitator.

L'invention concerne une alimentation statique d'un électrofiltre de dépoussiérage électrostatique comprenant - un convertisseur à thyristors raccordé à un groupe transformateur redresseur qui génère une haute tension continue, - et un circuit d'allumage des thyristors du convertisseur piloté par un dispositif de régulation du courant injecté dans l'électrofiltre. The invention relates to a static power supply for an electrostatic dedusting electrostatic filter comprising - a thyristor converter connected to a rectifier transformer group which generates a high direct voltage, - and a thyristor ignition circuit of the converter controlled by a regulation device of the current injected into the electrostatic precipitator.

Selon un dispositif connu du genre mentionné, le convertisseur comporte un gradateur à thyristors alimentant sous une tension variable de zéro à la valeur nominale le primaire du transformateur élévateur par variation de l'angle d'ouverture des thyristors commandée par un régulateur analogique. Ce dernier détecte l'apparition de chaque étincelle à l'intérieur de l'électrofiltre et élabore une consigne de pilotage réglable, appelée taux de contre réaction, et appliquée à un amplificateur de régulation. La haute tension continue suit les variations de la tension disruptive en présentant une allure en dents de scie. En cas d'étincelage la tension est réduite par le régulateur d'un faible pourcentage, puis croit de nouveau vers la tension disruptive.According to a known device of the kind mentioned, the converter comprises a thyristor dimmer supplying the primary of the step-up transformer at a variable voltage from zero to the nominal value by varying the opening angle of the thyristors controlled by an analog regulator. The latter detects the appearance of each spark inside the electrostatic precipitator and draws up an adjustable control setpoint, called the feedback rate, and applied to a regulation amplifier. The continuous high voltage follows the variations of the disruptive voltage by presenting a sawtooth appearance. In the event of sparking, the voltage is reduced by the regulator by a small percentage, then increases again towards the breakdown voltage.

Le courant injecté dans l'électrofiltre n'est pas stable car il suit les variations de la tension en dents de scie.The current injected into the electrostatic precipitator is not stable because it follows the variations of the sawtooth tension.

L'efficacité du dépoussiérage qui dépend de la tension appliquée à l'électrofiltre et de la densité de courant entre les électrodes, est ainsi perturbée par l'instabilité du courant injecté.The efficiency of the dedusting which depends on the voltage applied to the electrostatic precipitator and the current density between the electrodes, is thus disturbed by the instability of the injected current.

L'invention a pour but d'éviter les inconvénients précités et de réaliser un convertisseur d'alimentation efficace, approprié à un fonctionnement optimal de l'électrofiltre.The object of the invention is to avoid the abovementioned drawbacks and to produce an efficient power converter, suitable for optimal operation of the electrostatic precipitator.

Le convertisseur selon l'invention comprend un onduleur à circuit oscillant engendrant des impulsions de courant conformées pour assurer un fonctionnement optimal de l'élec trofiltre grâce à la durée r de chaque impulsion ajustée par les caractéristiques du circuit oscillant à une valeur prédéterminée évitant tout amorçage à l'intérieur de l'électrofiltre, et au courant moyen injecté, contrôlé par un régulateur de fréquence incorporé dans ledit dispositif de régulation pour provoquer la variation de la fréquence F de récurrence des impulsions de courant.The converter according to the invention comprises an inverter with an oscillating circuit generating current pulses shaped to ensure optimum operation of the trofilter elec through the duration r of each pulse adjusted by the characteristics of the oscillating circuit to a predetermined value avoiding any priming. inside the electrostatic precipitator, and at the average injected current, controlled by a frequency regulator incorporated in said regulating device to cause the variation of the frequency F of recurrence of the current pulses.

Par rapport à un convertisseur classique de l'art antérieur, le dispositif de régulation assure la diminution de la largeur des impulsions de courant injecté, et l'augmentation de la fréquence de récurrence F pour conserver le courant moyen injecté dans l'électrofiltre. Les avantages d'un tel dispositif sont les suivants - diminution des risques d'ionisation et de claquage entre électrodes; - diminution du temps de décharge de l'électrofiltre entre deux impulsions de courant successives; - diminution de l'ondulation de la tension appliquée à 1' électrofiltre; - aucune perturbation du réseau d'alimentation par le facteur de forme de courant en amont du groupe transformateur redresseur.Compared to a conventional converter of the prior art, the regulation device ensures the reduction in the width of the pulses of injected current, and the increase in the frequency of recurrence F in order to conserve the average current injected into the electrostatic precipitator. The advantages of such a device are the following - reduction of the risks of ionization and breakdown between electrodes; - reduction in the discharge time of the electrostatic precipitator between two successive current pulses; - reduction in the undulation of the voltage applied to the electrostatic precipitator; - no disturbance of the supply network by the current form factor upstream of the rectifier transformer group.

Selon une caractéristique de l'invention, ledit circuit oscillant est disposé dans le circuit de charge de l'onduleur, et comporte un circuit LC formé par l'inductance de l'enroulement primaire du transformateur et par un condensateur, tel que chaque impulsion de courant présente deux paramètres adaptés audit fonctionnement optimal, à savoir une durée Z inférieure à une milliseconde et une intensité crête IMaX inférieure au seuil d'amorçage de l'électro- filtre.According to a characteristic of the invention, said oscillating circuit is arranged in the load circuit of the inverter, and comprises an LC circuit formed by the inductance of the primary winding of the transformer and by a capacitor, such that each pulse of current has two parameters suitable for said optimal operation, namely a duration Z of less than a millisecond and a peak intensity IMaX less than the priming threshold of the electro-filter.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit régulateur de fréquence comporte un convertisseur analogique digital qui délivre des impulsions de pilotage au circuit d'allumage, à une fréquence correspondant à la fréquence variable de récurrence F des impulsions de courant. Un circuit comparateur fournit un signal d'erreur au convertisseur analogique digital à partir d'un courant de consigne 1c et d'une contre réaction d'intensité du courant de mesure I.According to another characteristic of the invention, said frequency regulator comprises a digital analog converter which delivers control pulses to the ignition circuit, at a frequency corresponding to the variable frequency of recurrence F of the current pulses. A comparator circuit supplies an error signal to the digital analog converter from a setpoint current 1c and an intensity feedback of the measurement current I.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma électrique de l'alimentation statique de l'électrofiltre selon l'invention; les figures 2a et 2b représentent les courbes représentatives de la tension U appliquée à l'électrofiltre, et du courant I injecté en fonction du temps; la figure 3 montre un schéma synoptique du régulateur de fréquence selon l'invention.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example and represented in the appended drawings, in which FIG. 1 is an electrical diagram. static supply of the electrostatic precipitator according to the invention; FIGS. 2a and 2b represent the curves representative of the voltage U applied to the electrostatic precipitator, and of the current I injected as a function of time; Figure 3 shows a block diagram of the frequency regulator according to the invention.

Sur la figure 1, le dispositif d'alimentation d'un électrofiltre 10 à haute tension de dépoussiérage électrostatique comporte un onduleur 12 monophasé à commutation naturelle, formé par quatre thyristors 14, 16, 18, 20 branchés en pont.In FIG. 1, the device for supplying an electrostatic filter 10 with a high electrostatic dedusting voltage comprises a single-phase inverter 12 with natural switching, formed by four thyristors 14, 16, 18, 20 connected in bridge.

La tension continue E, appliquée aux bornes d'entrée 22, 24 de l'onduleur 12, est obtenue par redressement de la tension d'alimentation triphasée du réseau alternatif RST dans un redresseur statique 26, suivi d'un filtrage dans un filtre 28 continu à circuit L1C La bobine d'inductance 30 du filtre 28 est branchée en série dans un conducteur d'alimentation 32 reliant le redresseur 26 à la borne 22 de l'onduleur. Le condensateur 34 du circuit de lissage est connecté en parallèle aux bornes d'entrée 22, 24 de l'onduleur 12, respectivement portées aux potentiels positif et négatif de la source E. Les bornes de sortie 36, 38 du pont de l'onduleur 12 sont reliées par deux conducteurs de liaison 40, 42 à l'enroulement primaire 44 basse tension d'un transformateur élévateur 46.Un condensateur 48 de valeur prédétermi née C est inséré en série dans le conducteur 40 et forme un circuit oscillant LC avec l'inductance propre L du transformateur 46. L'enroulement secondaire 50 à haute tension du transformateur 46 est associé à un redresseur 52 haute tension branché à l'électrofiltre 10 de dépoussiérage.The direct voltage E, applied to the input terminals 22, 24 of the inverter 12, is obtained by rectifying the three-phase supply voltage of the alternating network RST in a static rectifier 26, followed by filtering in a filter 28 DC circuit L1C The inductor 30 of the filter 28 is connected in series in a supply conductor 32 connecting the rectifier 26 to the terminal 22 of the inverter. The capacitor 34 of the smoothing circuit is connected in parallel to the input terminals 22, 24 of the inverter 12, respectively brought to the positive and negative potentials of the source E. The output terminals 36, 38 of the bridge of the inverter 12 are connected by two connecting conductors 40, 42 to the primary winding 44 low voltage of a step-up transformer 46. A capacitor 48 of predetermined value C is inserted in series in the conductor 40 and forms an oscillating circuit LC with l 'own inductance L of the transformer 46. The high voltage secondary winding 50 of the transformer 46 is associated with a high voltage rectifier 52 connected to the electrostatic precipitator 10.

Le dispositif d'alimentation est équipé d'un système de ré-- gulation et de commande, désigné par le repère général 54, qui assure le contrôle de la tension appliquée et du courant injecté dans l'électrofiltre 10. Le système de régulation 54 comporte un régulateur de fréquence 56 piloté soit par le courant secondaire redressé circulant dans l'électrofiltre 10, soit par le courant primaire circulant dans l'enroulement 44 basse tension. Le courant secondaire est détecté au moyen d'un shunt 58 inséré entre l'électrofiltre 10 et l'enroulement secondaire 50. Un transformateur d'intensité 60 (représenté en pointillé) assure la captation du courant primaire du transformateur 46.La sortie du régulateur de fréquence 56 est connectée par un conducteur 62 à un circuit d'aiguillage 64, qui élabore les impulsions de commande pour l'allumage des thyristors 14, 16, 18, 20 de l'onduleur 12 à circuit oscillant LC.The supply device is equipped with a regulation and control system, designated by the general reference 54, which ensures the control of the applied voltage and of the current injected into the electrostatic precipitator 10. The regulation system 54 comprises a frequency regulator 56 controlled either by the rectified secondary current flowing in the electrostatic precipitator 10, or by the primary current flowing in the low voltage winding 44. The secondary current is detected by means of a shunt 58 inserted between the electrostatic precipitator 10 and the secondary winding 50. An intensity transformer 60 (shown in dotted lines) ensures the capture of the primary current of the transformer 46.The output of the regulator of frequency 56 is connected by a conductor 62 to a switching circuit 64, which develops the control pulses for the ignition of the thyristors 14, 16, 18, 20 of the inverter 12 with an oscillating circuit LC.

Selon la figure 3, le régulateur de fréquence 56 est formé par un comparateur 66 associé à un amplificateur 68, qui pilote un convertisseur analogique digital 70 du type à tension/fréquence. Le comparateur 66 délivre un signal d'erreur à partir d'une contre réaction d'intensité du courant de mesure I comparée à un courant de consigne Ic.According to FIG. 3, the frequency regulator 56 is formed by a comparator 66 associated with an amplifier 68, which controls a digital analog converter 70 of the voltage / frequency type. The comparator 66 delivers an error signal from a feedback of the intensity of the measurement current I compared with a reference current Ic.

c
Le système de régulation et de commande 54 est équipé d'autre part d'un détecteur d'arc 72 raccordé au circuit d'aiguillage 64 pour assurer le blocage des impulsions de commande et l'extinction des thyristors de l'onduleur 12 lors de l'apparition éventuelle d'un arc à l'intérieur de l'élec- trofiltre 10. Cette détection s'effectue d'une manière bien connue à partir de la tension secondaire prélevée par un diviseur potentiométrique 74 et de l'intensité secondaire I du transformateur 46.vs
The regulation and control system 54 is also equipped with an arc detector 72 connected to the routing circuit 64 to ensure the blocking of the control pulses and the extinction of the thyristors of the inverter 12 during the possible appearance of an arc inside the electrostatic precipitator 10. This detection is carried out in a well-known manner from the secondary voltage sampled by a potentiometric divider 74 and from the secondary intensity I of transformer 46.

Le fonctionnement du système de régulation 54 de l'onduleur 12 à circuit oscillant LC est basé sur le principe du con trôle du courant redressé, injecté dans l'électrofiltre 10
Les thyristors 14, 20; 16, 18 de l'onduleur 12 monophasé sont alternativement allumés par les impulsions de commande du circuit d'aiguillage 64 pour appliquer la tension continue +E, puis -E au circuit oscillant LC série formé par le condensateur 48 et la self-induction de l'enroulement primaire 44. L'oscillation naturelle du circuit LC engendre des impulsions de courant transmises par le transformateur élévateur 46 et redressées par le redresseur 52 haute tension avant leur injection dans l'électrofiltre 10. La fréquence
F de répétition des impulsions de courant injectées est commandée par le régulateur de fréquence 56 pour obtenir un courant moyen de valeur prédéterminée.The operation of the regulation system 54 of the inverter 12 with an oscillating circuit LC is based on the principle of controlling the rectified current, injected into the electrostatic precipitator 10
Thyristors 14, 20; 16, 18 of the single-phase inverter 12 are alternately switched on by the control pulses of the switching circuit 64 to apply the DC voltage + E, then -E to the oscillating circuit LC series formed by the capacitor 48 and the self-induction of the primary winding 44. The natural oscillation of the LC circuit generates current pulses transmitted by the step-up transformer 46 and rectified by the high-voltage rectifier 52 before their injection into the electrostatic precipitator 10. The frequency
F of repetition of the injected current pulses is controlled by the frequency regulator 56 to obtain an average current of predetermined value.

Les figures 2a et 2b montrent respectivement le diagramme de la tension continue U aux bornes de l'électrofiltre 10, et du courant I injecté. La durée et l'intensité crête 1Max de chaque impulsion de courant représentent deux paramètres ajustés par le circuit oscillant LC, notamment pour le choix des valeurs du condensateur 48 et de la self L du transformateur 46.FIGS. 2a and 2b respectively show the diagram of the direct voltage U at the terminals of the electrostatic precipitator 10, and of the current I injected. The duration and peak intensity 1Max of each current pulse represent two parameters adjusted by the oscillating circuit LC, in particular for the choice of the values of the capacitor 48 and of the self L of the transformer 46.

Les caractéristiques favorables au fonctionnement optimal de l'électrofiltre 10 sont les suivantes 1) Un courant moyen I injecté de valeur élevée obtenu par un train d'impulsions de courant à fréquence F variable (fig. 2b), commandée par le régulateur 56. La fréquence de répétition F est susceptible de monter jusqu'à plusieurs KHz.The characteristics favorable to the optimal operation of the electrostatic precipitator 10 are the following 1) A high average current I injected of high value obtained by a train of current pulses at variable frequency F (FIG. 2b), controlled by the regulator 56. The repetition frequency F is likely to go up to several KHz.

2) La tension continue U aux bornes de l'électrofiltre 10 présente une faible ondulation V (fig. 2a) aux fréquences industrielles. Le temps de décharge de l'électrofiltre 10 entre deux impulsions de courant successives diminue lorsque la fréquence de récurrence F des impulsions augmente. La tension crête reste inférieure à la tension disruptive de 1 électrofiltre. 2) The direct voltage U across the terminals of the electrostatic precipitator 10 has a slight ripple V (fig. 2a) at industrial frequencies. The discharge time of the electrostatic precipitator 10 between two successive current pulses decreases when the frequency of repetition F of the pulses increases. The peak voltage remains below the disruptive voltage of 1 electrostatic precipitator.

3) Le temps d'injection de courant I est inférieur au temps de formation d'une étincelle (de 0,5 milliseconde à 1 milliseconde) grâce aux paramètres t et 1Max de chaque impulsion ajustés par le circuit oscillant LC de l'onduleur 12 et par la valeur de sa tension d'entrée E. La faible durée t (inférieure à 0,5 milliseconde) des impulsions diminue ainsi les risques d'amorçage entre des électrodes de l'electrofiltre 10.3) The current injection time I is less than the spark formation time (from 0.5 millisecond to 1 millisecond) thanks to the parameters t and 1Max of each pulse adjusted by the oscillating circuit LC of the inverter 12 and by the value of its input voltage E. The short duration t (less than 0.5 milliseconds) of the pulses thus reduces the risks of ignition between electrodes of the electrofilter 10.

Selon un développement de l'invention, l'alimentation par onduleur statique 12 est susceptible d'améliorer le rende-. According to a development of the invention, the supply by static inverter 12 is capable of improving the return.

ment des installations existantes. Elle est alors branchée en parallèle aux bornes de l'électrofiltre à alimentation traditionnelle comprenant par exemple un gradateur à thyristors.existing installations. It is then connected in parallel to the terminals of the electrofilter with traditional supply comprising for example a thyristor dimmer.

L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences électrotechniques ou électroniques, notamment celle dans laquelle le régulateur de fréquence 56 serait agencé différemment. The invention is of course in no way limited to the embodiment more particularly described and shown in the accompanying drawings, but it extends quite the contrary to any variant remaining within the framework of electrotechnical or electronic equivalences, in particular that in which the frequency regulator 56 would be arranged differently.

Claims (6)

RevendicationsClaims 1. Alimentation statique d'un électrofiltre de dépoussiérage électrostatique comprenant - un convertisseur à thyristors raccordé à un groupe transformateur redresseur qui génère une haute tension continue, - et un circuit d'allumage des thyristors du convertisseur piloté par un dispositif de régulation du courant injecté dans I'électrofiltre, caractérisée par le fait que ledit convertisseur comprend un onduleur (12) à circuit oscillant (48, 44) engendrant des impulsions de courant conformées pour assurer un fonctionnement optimal de l'électrofiltre (10) grâce à la durée t de chaque impulsion ajustée par les caractéristiques du circuit oscillant à une valeur prédéterminée évitant tout amorçage à l'intérieur de l'électrofiltre, et au courant moyen injecté, contrôlé par un régulateur de fréquence (56) incorporé dans ledit dispositif de régulation (54) pour provoquer la variation de la fréquence F de récurrence des impulsions de courant.1. Static supply of an electrostatic dedusting electrostatic filter comprising - a thyristor converter connected to a rectifier transformer group which generates a high direct voltage, - and a thyristor ignition circuit of the converter controlled by a device for regulating the injected current in the electrostatic precipitator, characterized in that said converter comprises an inverter (12) with an oscillating circuit (48, 44) generating current pulses shaped to ensure optimal operation of the electrostatic precipitator (10) thanks to the duration t each pulse adjusted by the characteristics of the oscillating circuit to a predetermined value avoiding any priming inside the electrostatic precipitator, and at the average current injected, controlled by a frequency regulator (56) incorporated in said regulation device (54) for cause the frequency F of recurrence of the current pulses to vary. 2. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit circuit oscillant est disposé dans le circuit de charge de l'onduleur (12), et comporte un circuit LC formé par l'inductance de l'enroulement primaire (44) du transformateur (46) et par un condensateur (48) tel que chaque impulsion de courant présente deux paramètres adaptés audit fonctionnement optimal, à savoir une duréet inférieure à une milliseconde et une intensité crête 1Max inférieure au seuil d'amorçage de ltélectrofiltre. 2. Static supply of an electrostatic precipitator according to claim 1, characterized in that said oscillating circuit is arranged in the load circuit of the inverter (12), and comprises an LC circuit formed by the inductance of the winding primary (44) of the transformer (46) and by a capacitor (48) such that each current pulse has two parameters adapted to said optimal operation, namely a duration and less than a millisecond and a peak intensity 1Max below the ignition threshold of the electrostatic precipitator. 3. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit régulateur de fréquence (56) comporte un convertisseur analogique digital (70) qui délivre des impulsions de pilotage au circuit d'allumage (64i à une fréquence correspondant à la fréquence variable de récurrence F des impulsions de courant. 3. Static supply of an electrostatic filter according to claim 2, characterized in that said frequency regulator (56) comprises a digital analog converter (70) which delivers control pulses to the ignition circuit (64i at a corresponding frequency at the variable frequency of recurrence F of the current pulses. 4. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'un circuit comparateur (66) fournit un signal d'erreur au convertisseur ana logique digital (70) à partir d'un courant de consigne I4. Static supply of an electrostatic precipitator according to claim 3, characterized in that a comparator circuit (66) provides an error signal to the digital logic analog converter (70) from a setpoint current I c et d'une contre réaction d'intensité du courant de mesure I. c and of an intensity feedback of the measurement current I. 5. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée par le fait qu'un détecteur d'arc (72) coopère avec le circuit d'allumage (64) et le régulateur de fréquence (56) pour provoquer le blocage des impulsions de commande et l'extinction des thyristors de l'onduleur (12) lors de l'apparition accidentelle d'un arc à l'intérieur de l'électrofiltre.5. Static supply of an electrostatic precipitator according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that an arc detector (72) cooperates with the ignition circuit (64) and the frequency regulator (56 ) to cause the blocking of the control pulses and the extinction of the thyristors of the inverter (12) during the accidental appearance of an arc inside the electrostatic precipitator. 6. Alimentation statique d'un électrofiltre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la fréquence de récurrence F du train d'impulsions de courant engendrées par l'onduleur (12) atteint plusieurs kilohertzs pour assurer une haute tension à faible ondulation et la régulation du courant moyen injecté dans 1' électrofiltre. 6. Static supply of an electrostatic precipitator according to any one of the preceding claims, characterized in that the recurrence frequency F of the train of current pulses generated by the inverter (12) reaches several kilohertz to ensure a high voltage low ripple and regulation of the average current injected into one electrostatic precipitator.
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FR2474783B1 (en) 1984-05-18

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