JP6890935B2 - 電気集塵機の変圧器および電気集塵機のためのパルス発生パターン - Google Patents

Description

本発明は、電気集塵機の変圧器および電気集塵機のためのパルス発生パターン（ｐｕｌｓｅ ｆｉｒｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ）に関する。

例えば、電気集塵機は、発電プラントまたは産業用途に使用される種類のものである。とはいえ、より小さい電気集塵機を有する他の用途も可能である。

変圧器に接続されるフィルタを備える電気集塵機であって、さらに変圧器が、整流器に接続される電気集塵機が知られている。一般的に、変圧器および整流器は、１つの単一ユニットに組み込まれる。フィルタは、電源（配電網など）に接続され、さらに整流器は、集塵極および放電極に接続される。

動作中、フィルタは、配電網から電力（例えば、この電力は、正弦波形の電圧および電流（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｕｒｓｅ）を有し得る）を受け、パルス発生パターンに応じて電力（例えば、電圧または電流）の半波の一部を省き、これにより、変圧器に供給されるパルス電力を生成する。

パルス発生パターンは、パルスが発生されることを表す第１の成分およびパルスが発生されないことを表す第２の成分の列である。パルス発生パターンは、１つの第１の成分および偶数の第２の成分を有するパルス周期またはパルス発生パターンの長さとして規定される。したがって、パルス周期は、奇数の成分を有する。

変圧器に、同じ極性（すなわち、正極性または負極性）の２つ以上の連続パルスを有するパルス電力が供給される場合、このことは、変圧器の飽和のリスクを発生させ得る。このため、従来から使用されているパルス発生パターンは、１つの第１の成分および偶数の第２の成分を有する。

加えて、従来、パルス電力の供給は、集塵極および放電極に送られる電力を燃焼排ガスの特性（例えば、抵抗率に関する）に適合させるように行われるに過ぎなかった。一方、エネルギー管理（集塵極および放電極に送られる電力を調整する）は、パルスの振幅を調整することによって行われた。

それにもかかわらず、パルス発生パターンを用いるとき、配電網からの電力のすべてではなく一部のみが、集塵極および放電極に供給されることから、パルス発生パターンは、集塵極および放電極に供給される電力を制限する。

図１、図２ａ、図２ｂ、図３ａ、図３ｂは、変圧器に供給される電圧または電流を示している。

図１は、パルス発生パターンが適用されず、配電網からの電力のすべてが変圧器に供給される場合を示している。具体的には、参照符号１は、配電網からフィルタに供給される電圧または電流を示しており、参照符号２は、フィルタから変圧器に供給される電圧または電流を示している。この場合、配電網からの電力の１００％が、変圧器に、したがって、集塵極および放電極に供給される。

図２ａは、図２ｂのパルス発生パターンがフィルタに適用され、配電網からの電力の１／３のみが変圧器に送られる一方で、配電網からの電力の２／３がフィルタで阻止され、変圧器に供給されない場合を示している。この場合もまた、参照符号１は、配電網からフィルタに供給される電圧または電流を示しており、参照符号２は、フィルタから変圧器に供給される電圧または電流を示している。波括弧３は、パルス周期またはパルス発生パターンの長さを示している。この場合、配電網からの電力の３３％が、変圧器に、したがって、集塵極および放電極に供給される。

図３ａは、図３ｂのパルス発生パターンが適用され、配電網からの電力の１／５が変圧器に送られ、配電網からの電力の４／５がフィルタで阻止され、変圧器に供給されない場合を示している。この場合も同様に、参照符号１は、配電網からフィルタに供給される電圧または電流を示し、参照符号２は、フィルタから変圧器に供給される電圧または電流を示し、波括弧３は、パルス周期またはパルス発生パターンの長さを示している。この場合、配電網からの電力の２０％が、変圧器に、したがって、集塵極および放電極に供給される。

したがって、パルス発生パターンの不使用（図１）とパルス発生パターンの使用（図２ａ、図２ｂ）との間の、集塵極および放電極への最大電力の供給を可能にする段階が、配電網から供給される電力の６７％に対応することは明らかである。

この大きい電力の段階は、最適な動作を可能にし得ない。なぜなら、処理されるガスの特徴が、配電網から供給される電力の３３％のみが、集塵極および放電極に供給されることを可能にする場合にしか、パルス発生パターンの使用が可能ではなく、配電網からの電力の３３％の使用が、処理されるガスの特徴のゆえに不可能な場合は、パルス発生パターンを用いない動作が必要とされるからである。言い換えれば、ガスの特徴が、配電網からの電力の例えば５０％に対応するパルス発生パターンの使用を必要とし得る場合、パルス発生パターンを用いる動作は不可能である。なぜなら、パルス発生パターンの使用は、配電網からの電力の３３％が、集塵極および放電極に供給されることしか可能にしないからである。したがって、パルス発生パターンを用いない動作が必要とされ得る。

加えて、従来から行われているような、振幅減少（電圧および／または電流の）によって行われる電力調整は、放電極からのコロナ放電に影響を及ぼし、この結果、塵の帯電（コロナによって発生する）に、したがって、集塵極における集塵に悪影響を及ぼす。

本発明の態様は、集塵極および放電極に供給される電力の調整の改善を可能にするパルス発生パターンおよび電気集塵機を提供することを含む。好適には、本発明によれば、微調整が達成され得る。

これらのおよびさらなる態様は、添付の特許請求の範囲に係るパルス発生パターンおよび電気集塵機を提供することによって得られる。

好適には、振幅調整（電圧および／または電流の）は、調整のために必要とされず、これにより、振幅調整が、コロナ放電に影響を及ぼさなくなるか、あるいは、振幅調整は、コロナ放電に限られた範囲の影響しか及ぼさないように行われ得るようになる。

さらなる特性および利点は、添付図面に非限定的な例として示されているパルス発生パターンおよび電気集塵機の非排他的な好ましい実施形態の説明からより明らかとなる。

パルス発生パターンが使用されない場合の、フィルタに入り、これから出る電圧または電流を示している（従来技術）。 図２ｂに示されているパルス発生パターンが使用される場合の、フィルタに入り、これから出る電圧または電流を示している（従来技術）。 パルス発生パターンを示している（従来技術）。 図３ｂに示されているパルス発生パターンが使用される場合の、フィルタに入り、これから出る電圧または電流を示している（従来技術）。 パルス発生パターンを示している（従来技術）。 電気集塵機を示している。 パルス発生パターンの様々な例を示している。 パルス発生パターンの様々な例を示している。 パルス発生パターンの様々な例を示している。 パルス発生パターンの様々な例を示している。 パルス発生パターンの様々な例を示している。 電気集塵機の異なる位置における電圧または電流を示している。

以下では、最初に電気集塵機が説明される。

電気集塵機９は、電力入力１１に接続されたフィルタ１０を備え、フィルタ１０は、パルス発生パターンに応じて電力入力１１からの入力電力をフィルタリングして、パルス電力を生成するために配置されている。

制御ユニット１３は、フィルタ１０を駆動して、パルス発生パターンを実現するためにフィルタ１０に接続されている。例えば、フィルタは、トランジスタまたは他の種類の電子スイッチ１４を備えてもよい。

変圧器１６は、フィルタ１０に接続されており、変圧器１６は、フィルタ１０からのパルス電力を変圧されたパルス電力に変圧するために配置されている。

整流器１７は、変圧器１６に接続されており、整流器１７は、変圧されたパルス電力を整流して、整流されたパルス電力を生成するために配置されている。

集塵極および放電極１９は、整流されたパルス電力を受けるために整流器１７に接続されている。集塵極および放電極１９は、浄化される燃焼排ガスが通過する通路に差し入れられる。

制御ユニット１０は、パルス発生パターンを実現する。すなわち、制御ユニット１０は、パルス発生パターンに応じて、電子スイッチ１４を駆動して導電状態または非導電状態にする。

図５ａ〜図５ｅは、いくつかの可能なパルス発生パターン２０を示している。すなわち、
図５ａは、電力入力１１からの電力の７１％が変圧器１６に、したがって、集塵極および放電極１９に伝達されることを可能にするパルス発生パターン２０を示しており、
図５ｂは、電力入力１１からの電力の６７％が変圧器１６に、したがって、集塵極および放電極１９に伝達されることを可能にするパルス発生パターンを示しており、
図５ｃは、電力入力１１からの電力の６０％が変圧器１６に、したがって、集塵極および放電極１９に伝達されることを可能にするパルス発生パターンを示しており、
図５ｄは、電力入力１１からの電力の５０％が変圧器１６に、したがって、集塵極および放電極１９に伝達されることを可能にするパルス発生パターンを示しており、
図５ｅは、電力入力１１からの電力の１７％が変圧器１６に、したがって、集塵極および放電極１９に伝達されることを可能にするパルス発生パターンを示している。

上には数例しか挙げられていないが、本発明に係るパルス発生パターン２０が、任意の電力が電力入力１１から変圧器１６に、したがって、集塵極および放電極１９に伝達されることを可能にし得ることは明らかである。パルス発生パターン２０は、
パルスが発生されることを表す第１の成分（これらの成分は、添付の図では「１」として示されている）、
パルスが発生されないことを表す第２の成分（これらの成分は、添付の図では「０」として示されている）
を含む。

例えば、パルス発生パターンは、第１の成分と第２の成分とを合わせて２０未満または１０００未満もしくは少なくとも１０００もしくは少なくとも１００００の成分を有してもよい。

パルス発生パターン２０は、少なくとも１対の隣接する第２の成分「０」（すなわち、偶数の隣接する成分「０」）および少なくとも２つの第１の成分「１」を含む。

以下では、図５ａのパルス発生パターンを用いた動作の例が説明される。図６は、電気集塵機９の異なる位置Ａ、Ｂ、Ｃにおける電圧または電力を示している。

電力入力１１（例えば、配電網）は、電力であって、その電圧または電流が例えば正弦波形（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｃｏｕｒｓｅ）を有する電力を供給する（図６の位置Ａ）。フィルタ１０では、パルス発生パターン２０の「１」に対応する半波のみが通過することを許される一方で、パルス発生パターン２０の「０」に対応する半波は阻止される。

図６の位置Ｂは、フィルタ１０の下流かつ変圧器１６の上流の電圧または電流を示している。

変圧器を過ぎると、電力は、整流器１７で整流される。図６の位置Ｃは、整流器１７の下流の電圧または電流を示している。

電気集塵機９におけるパルス発生パターン２０の実現は、集塵極および放電極１９への任意の電力の供給を可能にするが、変圧器の飽和が発生しないように、変圧器１６には、同じ符号の連続パルスは供給されない。

集塵極および放電極への所望のまたは必要な電力の伝達を可能にするパルス発生パターンを決定する１つの方法は、
ａ）集塵極および放電極１９に供給される電力を表すターゲットパラメータを決定するステップと、
ｂ）１つのさらなるパルスが発生される場合に、計算されているパルス発生パターンを用いて集塵極および放電極１９に供給される電力を表す第１のパラメータを計算するステップと、
ｃ）２つのさらなる連続パルスが発生されない場合に、計算されているパルス発生パターンを用いて集塵極および放電極１９に供給される電力を表す第２のパラメータを計算するステップと、
ｄ）第１のパラメータまたは第２のパラメータに基づいて１つの第１の成分または２つの第２の成分からパターン成分を選択するステップと、
ｅ）ステップｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）を繰り返すステップと
を含んでもよい。

パターン成分の選択は、
第１のパラメータまたは第２のパラメータのどちらのパラメータがターゲットパラメータにより近いかに基づいて行われてもよく、あるいは、これが不可能な場合（例えば、第１のパラメータまたは第２のパラメータのどちらもターゲットパラメータに他方よりも近くならない（例えば、第１のパラメータおよび第２のパラメータが、ターゲットパラメータから同じ距離を有する）ことに起因して）は、
所定のパターン成分が選択されてもよい（例えば、この場合、パターン成分「１」が選択されてもよい（あるいは、パターン成分「０」を選択することも可能である））。

ステップｅ）に関して、ステップｅ）は、ステップｂ）〜ｅ）を繰り返すことに加えてステップａ）を繰り返すことをさらに含むことも可能である。したがって、本方法のこの実施形態は、好ましくは、パルス発生パターンの連続計算を含み、ターゲットパラメータは、任意の時点で例えば制御ユニット１３に供給され、これにより、連続計算が、集塵極および放電極１９への電力伝達を可能にするパルス発生パターンが常にターゲットパラメータに向かうことを可能にしてもよい。

連続的な繰り返しは、パターン周期またはパルス発生パターンの長さを決定し、パターン周期またはパルス発生パターンの長さに基づいて第１のパラメータおよび第２のパラメータを計算することによって実施されてもよい。

例えば、最初および最後が、パルス発生パターンにおいて決定されてもよい（最初は、パルス発生パターンに最初に加えられる成分に対応し、最後は、パルス発生パターンに最後に加えられる成分に対応する（すなわち、さらなる成分が、パルス発生パターンの最後に加えられる）。

したがって、パターン周期に基づいて第１のパラメータおよび第２のパラメータを計算することは、
パルス発生パターンであって、
パルス周期またはパルス発生パターンの長さ、および
１つのさらなる第１の成分を有し、かつ
最初の１つの成分が取り除かれた
パルス発生パターンを用いて、電気集塵機に供給される電力を表す第１のパラメータを計算することと、
パルス発生パターンであって、
パルス周期、および
２つのさらなる第２の成分を有し、かつ
最初の２つの成分が取り除かれた
パルス発生パターンを用いて、電気集塵機に供給される電力を表す第２のパラメータを計算することと
を含んでもよい。

当然ながら、連続計算（上記のステップｅ）によって実施される）は、ステップａ）を繰り返すことなく実施されてもよい。

代替例として、ステップｅ）の停止が、第１のパラメータまたは第２のパラメータがターゲットパラメータと等しくなったときまたは第１のパラメータおよび第２のパラメータがターゲットパラメータから離れたときに達成され得ることも可能である。この場合、１つ以上のパルス発生パターンが計算されたら、これらは、電気集塵機において実施されてもよい（例えば、異なるパルス発生パターンが、異なる燃焼排ガス特徴および集塵極および放電極１９において必要な電力のために決定されてもよい）。

制御ユニット１３は、パルス発生パターン２０を実現し、好ましくは、本方法を実施する命令を含むコンピュータ可読メモリ媒体を有する。

当然ながら、説明されている特徴は、互いに独立して提供されてもよい。

１ 配電網からフィルタに供給される電圧または電流
２ フィルタから変圧器に供給される電圧または電流
３ パルス発生パターンの長さ
９ 電気集塵機
１０ フィルタ
１１ 電力入力
１３ 制御ユニット
１４ 電子スイッチ
１６ 変圧器
１７ 整流器
１９ 集塵極および放電極
２０ パルス発生パターン
Ａ、Ｂ、Ｃ 位置

Claims (6)

1. 電気集塵機（９）の変圧器（１６）のためのパルス発生パターン（２０）を決定する方法であって、前記パルス発生パターン（２０）が、
   パルスが発生されることを表す第１の成分と、
   パルスが発生されないことを表す第２の成分と
   を含み、
   前記パルス発生パターン（２０）が、少なくとも２つの第１の成分と、少なくとも１対の隣接する第２の成分とを含んでおり、当該方法が、
   ａ）電気集塵機（９）の集塵極及び放電極（１９）に供給される電力を表すターゲット電力パラメータを決定するステップと、
   ｂ）計算すべきパルス発生パターンに１つの第１の成分を追加した場合の集塵極及び放電極（１９）に供給される電力を表す第１の電力パラメータを計算するステップと、
   ｃ）計算すべきパルス発生パターンに２つの連続する第２の成分を追加した場合の集塵極及び放電極（１９）に供給される電力を表す第２の電力パラメータを計算するステップと、
   ｄ）第１の電力パラメータ又は第２の電力パラメータのどちらのパラメータがターゲット電力パラメータにより近いかに基づいて、パルス発生パターンに追加すべきパターン成分を１つの第１の成分又は２つの連続した第２の成分から選択するステップと、
   ｅ）ステップｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）を繰り返すステップと
   を含む、方法。
2. 前記パルス発生パターン（２０）が、前記少なくとも２つの第１の成分と前記第２の成分とを合わせて少なくとも１，０００の成分を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記パルス発生パターン（２０）が、前記少なくとも２つの第１の成分と前記第２の成分とを合わせて少なくとも１０，０００の成分を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記パルス発生パターン（２０）が、前記少なくとも２つの第１の成分と前記第２の成分とを合わせて２０未満の成分を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記パルス発生パターン（２０）が、前記少なくとも２つの第１の成分と前記第２の成分とを合わせて１，０００未満の成分を含む、請求項１に記載の方法。
6. 電気集塵機（９）であって、
   電力入力（１１）に接続されたフィルタ（１０）であって、パルス発生パターン（２０）に応じて入力電力をフィルタリングして、パルス電力を生成するためのフィルタ（１０）と、
   前記フィルタ（１０）に接続された制御ユニット（１３）と、
   前記フィルタ（１０）に接続された変圧器（１６）であって、前記パルス電力を変圧されたパルス電力に変圧するための変圧器（１６）と、
   前記変圧器（１６）に接続された整流器（１７）であって、前記変圧されたパルス電力を整流して、整流されたパルス電力を生成するための整流器（１７）と、
   前記整流されたパルス電力を受けるために前記整流器（１７）に接続された集塵極及び放電極（１９）と
   を備え、
   前記制御ユニット（１３）が、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成されている、電気集塵機（９）。

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