JP7222783B2 - Pulse charging device, control method thereof, and electrostatic precipitator - Google Patents
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Description
本発明は、電気集塵機に関する。 The present invention relates to an electrostatic precipitator.
火力発電プラントや製鉄プラント、各種産業用プラントには、環境保全のために、電気集塵機(EP:Electrostatic Precipitator)が導入される。電気集塵機は、粉塵を含むガスを放電極と集塵極の間に導入し、コロナ放電によって粉塵を帯電させ、これに電界を加えることにより、粉塵を分離、収集する。 Thermal power plants, iron-making plants, and various industrial plants are equipped with an EP (Electrostatic Precipitator) for environmental protection. An electrostatic precipitator introduces a dust-containing gas between a discharge electrode and a dust collection electrode, charges the dust by corona discharge, and applies an electric field to separate and collect the dust.
電気集塵機のパルス電荷法では、ベースとなる直流電圧(ベース電圧)に、パルス電圧を重畳した波形を、電気集塵機の電極間に印加する。ベース電圧は、ベース電源によって生成され、パルス電圧はパルス電源によって生成される。 In the pulse charge method of an electrostatic precipitator, a waveform obtained by superimposing a pulse voltage on a base DC voltage (base voltage) is applied between electrodes of the electrostatic precipitator. A base voltage is generated by a base power supply and a pulse voltage is generated by a pulse power supply.
パルス荷電法では、ベース電圧と、パルス電圧と、パルスの頻度Fが独立な制御パラメータとして存在する。ベース電圧は、高すぎると高抵抗ダストで逆電離が発生し、一方、低すぎると電圧不足となるため、粉塵を含むガスの条件に応じて、最適化する必要がある。 In the pulse charging method, the base voltage, the pulse voltage and the pulse frequency F exist as independent control parameters. If the base voltage is too high, back-ionization will occur in high-resistance dust, while if it is too low, the voltage will be insufficient.
特許文献2には、ベース電源一次側サイリスタの点弧角θBの制御技術が開示される。この技術では、点弧角θBは、3つにθDC,θON,θOFFに分類され、それぞれが独立に制御される。 Patent Document 2 discloses a technique for controlling the firing angle θ B of the thyristor on the primary side of the base power supply. In this technique, the firing angle θ B is classified into three types, θ DC , θ ON and θ OFF , each of which is independently controlled.
具体的には、電源交流10~100サイクルごとに、半サイクルあるいは1サイクルの間、パルス電圧の発生およびパルス電源の一次側のサイリスタの点弧を休止し、ベース電源一次側サイリスタのみを点弧させる(これをベース見直し点弧という)。このベース見直し点弧により流れる電流値が、予め設定されているコロナ開始時の電流値I0になるように、次回のベース見直し点弧の点弧角θDCが制御される。また、その結果計測されるベース電圧が、パルス荷電中のベース電圧の目標値となる。 Specifically, every 10 to 100 AC cycles of the power supply, the generation of the pulse voltage and the firing of the thyristor on the primary side of the pulse power supply are suspended for a half cycle or one cycle, and only the thyristor on the primary side of the base power supply is fired. (this is called base review firing). The ignition angle θ DC of the next base review ignition is controlled so that the current value flowing by this base review ignition becomes the preset current value I0 at the start of corona. Further, the base voltage measured as a result becomes the target value of the base voltage during pulse charging.
またパルス荷電中におけるパルスの発生頻度は調節される。パルス荷電中のベース電源一次側サイリスタの点弧角θBは、パルス発生を伴うものθONと、伴わないものθOFFに区別され、各々のベース電圧がベース電圧目標値に近づくように、点弧角θON,θOFFは独立に制御される。 Also, the frequency of pulses during pulse charging is adjusted. The firing angle θ B of the thyristor on the primary side of the base power supply during pulse charging is classified into θ ON with pulse generation and θ OFF without pulse generation. The arc angles θ ON and θ OFF are independently controlled.
特許文献2に記載の技術では、パルス荷電中に、ベース電圧VBを目標値に安定化する定電圧制御を行っている。通常、点弧角θB(すなわちθDC,θON,θOFF)ベース電圧VBの関係は単調関係であるため、フィードバック系は安定であるが、逆電離が発生すると、この単調関係が失われ、点弧角θBのフィードバック系が不安定となり、却って逆電離を増長させるおそれがある。 In the technique described in Patent Document 2, constant voltage control is performed to stabilize the base voltage VB at a target value during pulse charging. Normally, the relationship between the firing angle θ B (that is, θ DC , θ ON , θ OFF ) and the base voltage V B is monotonic, so the feedback system is stable. As a result, the feedback system of the firing angle θ B becomes unstable, and there is a risk of increasing back-ionization.
本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、電気集塵機のパルス荷電装置の安定性の改善にある。 It is in this context that the present invention has been made, and one exemplary object of certain aspects thereof is to improve the stability of the pulse charging system of an electrostatic precipitator.
本発明のある態様は、電気集塵機のパルス荷電装置に関する。パルス荷電装置は、ベース電圧を発生するベース電源と、パルス電圧を発生し、ベース電圧に重畳するパルス電源と、ベース電源の一次側サイリスタの点弧角を制御する荷電制御装置と、を備える。荷電制御装置は、商用交流の10~100サイクルごとに、所定数サイクルの割合でベース見直し期間を設け、当該ベース見直し期間において、パルス発生及びパルス電源の一次側サイリスタの点弧を休止して、ベース電源の一次側サイリスタのみを点弧し、ベース電流IBdcが、予め設定されているベース電流目標値IBdc(REF)に近づくように、次回のベース見直し期間の点弧角θBdcを制御し、ベース見直し期間中に測定されるベース電圧VBdcを、ベース見直し期間に続くパルス荷電期間におけるベース電圧目標値VBp(REF)として保持する。またパルス荷電期間において、パルス荷電期間のベース電圧VBpがベース電圧目標値VBp(REF)に近づくように、かつ、パルス荷電期間のベース電流IBpがその上限値IB(MAX)を上回らないように、ベース電源の一次側サイリスタの点弧角θBpを制御する。 One aspect of the invention relates to a pulse charging device for an electrostatic precipitator. A pulse charging device includes a base power supply that generates a base voltage, a pulse power supply that generates a pulse voltage and superimposes it on the base voltage, and a charge control device that controls the firing angle of a primary side thyristor of the base power supply. The charging control device provides a base review period at a rate of a predetermined number of cycles every 10 to 100 cycles of commercial AC, and suspends pulse generation and firing of the primary side thyristor of the pulse power supply during the base review period, Only the primary side thyristor of the base power supply is fired, and the firing angle θ Bdc for the next base review period is controlled so that the base current I Bdc approaches the preset base current target value I Bdc (REF). and hold the base voltage V Bdc measured during the base review period as the base voltage target value V Bp(REF) for the pulse charging period following the base review period. Further, in the pulse charging period, the base voltage VBp during the pulse charging period approaches the base voltage target value VBp(REF) , and the base current IBp during the pulse charging period does not exceed the upper limit value IB(MAX). The firing angle θ Bp of the primary side thyristor of the base power supply is controlled so that
この態様では、パルス荷電期間において、ベース電圧の定電圧制御をメインとしつつも、電流に関しては、定電流制御ではなく、上限値のリミットとして制御に組み込むこととした。逆電離が発生する状況では、電流が制限されることにより、ベース電圧と点弧角の単調性が維持されない場合であっても、系の安定性を確保できる。 In this embodiment, while the constant voltage control of the base voltage is mainly performed during the pulse charging period, the current is incorporated into the control as a limit of the upper limit instead of the constant current control. In situations where back-ionization occurs, the current limitation ensures system stability even if the monotonicity of base voltage and firing angle is not maintained.
パルス荷電期間におけるベース電源の一次側サイリスタの点弧を、それがパルス発生を伴うオンサイクルと、パルス発生を伴わないオフサイクルとで区別してもよい。オンサイクルのベース電圧VBpをVBon、オフサイクルのベース電圧VBpをVBoffとするとき、荷電制御装置は、オンサイクルの点弧角θBonを、ベース電圧VBonがベース電圧目標値VBp(REF)に近づくように制御し、オフサイクルの点弧角θBoffを、ベース電圧VBoffがベース電圧目標値VBp(REF)に近づくように個別に制御してもよい。 Firing of the primary thyristor of the base supply during the pulse charging period may be differentiated between the on-cycles where it is pulsed and the off-cycles where it is not pulsed. When the on-cycle base voltage VBp is VBon and the off-cycle base voltage VBp is VBoff , the charge controller determines the on-cycle firing angle θ Bon , and the base voltage VBon is the base voltage target value V Bp(REF) , and the off-cycle firing angle θ Boff may be individually controlled so that the base voltage V Boff approaches the base voltage target value V Bp(REF) .
オンサイクルとオフサイクルにおけるベース電流IBon、IBoffそれぞれの上限値IBp(MAX)をIBon(MAX),IBoff(MAX)とするとき、
IBon(MAX)>IBoff(MAX)
が成り立ってもよい。
When IBon (MAX) and IBoff(MAX) are the upper limit values IBp( MAX) of the base currents IBon and IBoff in the on-cycle and off-cycle, respectively,
I Bon (MAX) > I Boff (MAX)
may hold.
パルス電源の内部電圧をVA、その定格をVA(RATE)とするとき、上限値IBon(MAX)は、所定の定数I1、I2を用いて、
IBon(MAX)=I1×VA/VA(RATE)+I2
で与えてもよい。これによりパルス電源が発生するパルス電圧の振幅は、内部電圧VAに実質的に比例するから、内部電圧VAに応じて上限値IBon(MAX)を適応的に変化させることで、好ましい電流制限をかけることができる。
When the internal voltage of the pulse power supply is V A and its rating is V A (RATE) , the upper limit value I Bon (MAX) is obtained using predetermined constants I 1 and I 2 as follows:
IBon (MAX) = I1 * VA / VA(RATE) + I2
can be given with As a result, the amplitude of the pulse voltage generated by the pulse power supply is substantially proportional to the internal voltage VA . can be restricted.
荷電制御装置は、ベース見直し期間において、ベース電流IBdcとベース電流目標値IBdc(REF)の差分に制御ゲインを乗じた第1誤差を積算し、積算値を、次回のベース見直し期間の点弧角θBdcとしてもよい。 In the base review period, the charge control device integrates a first error obtained by multiplying the difference between the base current I Bdc and the base current target value I Bdc (REF) by the control gain, and converts the integrated value to the point of the next base review period. The arc angle θ Bdc may be used.
荷電制御装置は、パルス荷電期間において、ベース電流IBpと上限値IBp(MAX)の差分に制御ゲインを乗じた第1誤差と、ベース電圧VBpとベース電圧目標値VBp(REF)の差分に制御ゲインを乗じた第2誤差のうち小さいほうを積算し、積算値を点弧角θBpとしてもよい。 In the pulse charging period, the charge control device calculates a first error obtained by multiplying the difference between the base current I Bp and the upper limit value I Bp (MAX) by the control gain, and the difference between the base voltage V Bp and the base voltage target value V Bp (REF). The smaller of the second errors obtained by multiplying the difference by the control gain may be integrated, and the integrated value may be taken as the firing angle θ Bp .
本発明の別の態様は、電気集塵機に関する。電気集塵機は、放電極および集塵極を含む集塵部と、上述のいずれかのパルス荷電装置と、を備える。 Another aspect of the invention relates to an electrostatic precipitator. An electrostatic precipitator includes a dust collection section including a discharge electrode and a dust collection electrode, and any one of the pulse charging devices described above.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that arbitrary combinations of the above-described constituent elements and mutually replacing the constituent elements and expressions of the present invention in methods, devices, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.
本発明によれば、電気集塵機のパルス荷電装置の安定性を改善できる。 According to the present invention, the stability of the pulse charging device of the electrostatic precipitator can be improved.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplication of description will be omitted as appropriate. Moreover, the embodiments are illustrative rather than limiting the invention, and not all features and combinations thereof described in the embodiments are necessarily essential to the invention.
図1は、電気集塵機100の全体構造を示す斜視図である。電気集塵機100は、本体構造110と、パルス荷電装置200を備える。
FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure of an electrostatic precipitator 100. FIG. The electrostatic precipitator 100 comprises a
本体構造110は、電気集塵機100の本体をなす建造物であり、プラントに設置される。粉塵を含むガスは、流入口120から本体構造110の内部に導入される。流入口120から取り込まれたガスは、スプリッタ122および整流板124を通過し、流速分布が均一化された後に、集塵室(集塵部)112に導かれる。整流板槌打装置130は、整流板124に打撃を与えることにより、整流板124に付着した粉塵を払い落とす。
The
集塵室112の内部には、対向して設けられた放電極114と集塵極116のペアが設けられている。たとえば、放電極114は枠組みされており、それを挟み込むように、板状の集塵極116が設けられる。
Inside the
本体構造110の屋上部分には、パルス荷電装置200の一部が設けられる。なおパルス荷電装置200の設置場所は、屋上には限定されない。
A portion of the
パルス荷電装置200は、放電極114と集塵極116の間にコロナ放電を発生させることにより、ガスに含まれる粉塵を帯電させ、これに電界を加えることにより、粉塵を分離、収集する。粉塵は集塵極116に付着し、蓄積される。集塵室112の内部で粉塵が除去された後に、クリーンなガスは、流出口150から流出する。
The
パルス荷電装置200は、ベース電源(B電源)210、パルス電源(A電源)220、整流装置232、荷電制御装置(図1に不図示)を含む。パルス電荷法では、ベースとなる直流電圧(ベース電圧)に、パルス電圧VPを重畳した波形を、電気集塵機の電極114,116の間に印加する。ベース電圧VBは、ベース電源210によって生成され、パルス電圧VPはパルス電源220によって生成される。
The
槌打装置132は、集塵極槌打モータ136によって駆動されて、集塵極116に物理的な衝撃を与える。放電極槌打モータ134は、放電極114に衝撃を与えるハンマーを駆動する。槌打装置132による衝撃により、集塵極116に付着した粉塵は集塵極116の表面から剥離し、ホッパ140へと落下し、捕集される。
The
以上が電気集塵機100の全体構成である。図2(a)、(b)は、集塵極系および放電極系を示す図である。図2(a)を参照する。集塵極系160は、ガス流と垂直な方向に離間して設けられる複数の集塵パネル162を備える。各集塵パネル162は、複数の集塵極116と、上部金物164、タタキ座166を含む。板状の集塵極116は、ガス流の方向に並べられ、それらの上部において、上部金物164とボルト締めされて固定され、それらの下部において、タタキ座166によって固定される。
The above is the overall configuration of the electrostatic precipitator 100 . 2(a) and 2(b) are diagrams showing a dust collection electrode system and a discharge electrode system. Please refer to FIG. The dust
図2(b)を参照する。放電極系170は、それぞれがガス流の方向に伸び、高さ方向に離間する複数の放電極枠172を備える。放電極枠172には穴174が設けられており、穴174に、板状ノコ刃形の放電極114が挿入され、クサビ176によって固定されている。
Please refer to FIG. The
図3は、集塵極系160と放電極系170の配置図である。2枚の集塵パネル162に挟まれる空間に、放電極系170が挿入される。
FIG. 3 is a layout diagram of the dust
図4は、パルス荷電装置200の例示的なシステムブロック図である。パルス荷電装置200は、主として、パルス電源220、ベース電源210、一次電源230、上位コントローラ240、タッチパネル250、荷電制御装置260を備える。パルス電源220は、パルス電圧VPを生成する。ベース電源210は、ベース電圧VBを生成する。パルス荷電装置200は、ベース電圧VBにパルス電圧VPを重畳して得られる駆動電圧(集塵機電圧VEP)を、放電極114と集塵極116に印加可能に構成される。
FIG. 4 is an exemplary system block diagram of
荷電制御装置260は、ベース電源210、パルス電源220、一次電源230の電気的状態を監視し、監視結果にもとづいて、ベース電源210のベース電圧VBのレベル、およびパルス電源220のパルス電圧VPのピーク電圧(実際にはそれに比例する内部電圧VA)およびパルス頻度Fを制御するとともに、ベース電源210およびパルス電源220に付随するサイリスタ212,222,224の点弧のタイミングを制御する。
The
上位コントローラ240は、荷電制御装置260と有線あるいは無線で接続されている。上位コントローラ240は、荷電制御装置260に対して、運転操作入力信号を与える。また荷電制御装置260は上位コントローラ240に対して、状態監視出力信号を供給する。
The
タッチパネル250は、ユーザインタフェースであって、荷電制御装置260と専用ケーブルで接続される。荷電制御装置260は、タッチパネル250に荷電状態を表示することができる。またオペレータは、タッチパネル250を操作することにより、各種運転パラメータを設定することができる。パラメータのセットは、複数個保存できる。
The
図5は、パルス荷電装置200の電気系統のブロック図である。ベース電源210は、ベース電源サイリスタ212、トランス214、整流ブリッジ216、電圧センサ217、電流センサ218を備える。ベース電源サイリスタ212は、逆並列接続された2個のサイリスタを含み、トランス214の一次側に設けられる。整流ブリッジ216は、トランス214の二次側に設けられる。整流ブリッジ216により整流された電圧がベース電圧VBであり、放電極114に供給される。
FIG. 5 is a block diagram of the electrical system of the
電圧センサ217、電流センサ218はそれぞれ、ベース電圧VB、ベース電流IBを測定する。荷電制御装置260は、ベース電源サイリスタ212の点弧を指示する制御信号S1を生成する。荷電制御装置260は、電圧センサ217、電流センサ218それぞれの検出信号(電圧値、電流値)にもとづいて、ベース電源サイリスタ212の点弧角θBを制御することにより、ベース電圧VBの電圧レベルを調節する。
パルス電源220は、パルス電圧VPを生成し、ベース電圧VBに重畳する。パルス電源220は、パルス電源サイリスタ222、高圧サイリスタ224、トランス225、整流ブリッジ226、インダクタ227、コンデンサ228を含む。
A
トランス225の一次側にはパルス電源サイリスタ222が設けられる。整流ブリッジ226は、パルス電源サイリスタ222の二次側に接続される。パルス電源サイリスタ222の点弧角θAに応じて、パルス電源の内部電圧VAが調節される。
A
高圧サイリスタ224は、整流ブリッジ226の出力と接地の間に設けられる。整流ブリッジ226の出力には、インダクタ227およびコンデンサ228を含むLC共振回路が接続される。高圧サイリスタ224を点弧させると、LC共振が発生し、放電極114には、内部電圧VAの約1.6倍の波高値(ピーク値)を有するパルス電圧VPが重畳される。
A
パルス電源サイリスタ222および高圧サイリスタ224は、荷電制御装置260が生成する制御信号S2,S3にもとづいて点弧する。具体的には制御信号S2が指示する点弧角θAによって内部電圧VAひいてはパルス電圧VPの波高値が制御される。また制御信号S3がトリガーとなって高圧サイリスタ224が点弧し、これによりパルス電圧VPが発生する。
図6は、パルス電圧VAとベース電圧VBおよびそれらを重畳して得られる集塵機電圧VEPを示す図である。ベース電圧VBは、商用交流電圧を全波整流し、平滑化して得られる。ベース電圧VBのリップル(山)は、交流の半波毎に現れるから、商用交流電圧の周波数を50Hzとすれば、1秒に100山が含まれる。 FIG. 6 is a diagram showing the pulse voltage VA , the base voltage VB , and the dust collector voltage VEP obtained by superimposing them. The base voltage VB is obtained by full-wave rectifying and smoothing the commercial AC voltage. Since the ripple (mountain) of the base voltage VB appears at every AC half-wave, if the frequency of the commercial AC voltage is 50 Hz, 100 peaks are included in one second.
パルス電圧VAの頻度Fは、1秒間に含まれるパルスの個数を表し、単位はpps(パルス/秒)である。F=0[pps]はパルスが発生しないことを意味し、F=100[pps]はすべての山にパルスが重畳されることを表す。図6に示すように、必ずしも、パルスが存在する山は連続しているとは限らない。パルス頻度Fと、パルスが発生する山の位置の関係は、テーブルに格納されている。 The frequency F of the pulse voltage VA represents the number of pulses contained in one second, and its unit is pps (pulses/second). F=0 [pps] means that no pulse is generated, and F=100 [pps] means that pulses are superimposed on all peaks. As shown in FIG. 6, peaks where pulses exist are not necessarily continuous. The relationship between the pulse frequency F and the position of the crest where the pulse is generated is stored in a table.
以下、パルス荷電装置200によるベース電圧VBの制御について説明する。
The control of the base voltage VB by the
図7は、ベース電圧VBの制御に関するタイムチャートである。本実施の形態に係る制御において、一次側に接続される商用交流の10~100サイクルごとに、所定数サイクル(たとえば半サイクルあるいは1サイクル)の割合でベース見直し期間Tdcが設けられる。ベース見直し期間Tdcにおいては、パルス発生及びパルス電源220の一次側サイリスタ222の点弧が休止し、ベース電源210の一次側サイリスタ212のみが点弧される。ベース見直し期間における各電気信号には、添え字のdcを付す。
FIG. 7 is a time chart regarding control of the base voltage VB . In the control according to the present embodiment, a base review period Tdc is provided at a rate of a predetermined number of cycles (eg, half cycle or one cycle) every 10 to 100 cycles of commercial AC connected to the primary side. During the base review period T dc , pulsing and firing of the
ベース見直し期間Tdc以外の期間は、パルスが発生可能な期間であり、パルス荷電期間Tpと称する。パルス荷電期間Tpの間、パルス頻度Fはスパークの発生頻度を考慮して調整される。パルス荷電期間に関連する各電気信号には、添え字のpを付す。 A period other than the base review period Tdc is a period in which a pulse can be generated, and is called a pulse charging period Tp . During the pulse charging period Tp , the pulse frequency F is adjusted to take into account the frequency of spark occurrence. Each electrical signal associated with a pulse charging period is labeled with a subscript p.
荷電制御装置260は、ベース見直し期間Tdcにおけるベース電流IBdcが、予め設定されているベース電流目標値IBdc(REF)に近づくように、次回のベース見直し期間Tdcの点弧角θBdcを制御する。より具体的には、ベース電流IBdcの平均値が、目標値IBdc(REF)に近づくように、次の点弧角θBdcを決める。
The
また、ベース見直し期間Tdc中に測定されるベース電圧VBdcを、ベース見直し期間Tdcに続くパルス荷電期間TPにおけるベース電圧目標値VBp(REF)として保持する。 Also, the base voltage VBdc measured during the base review period Tdc is held as the base voltage target value VBp(REF) in the pulse charging period TP following the base review period Tdc .
パルス荷電期間TPにおいて、ベース電圧VBpがベース電圧目標値VBp(REF)に近づくように、かつ、ベース電流IBpがその上限値IBp(MAX)を上回らないように、ベース電源210の一次側サイリスタ212の点弧角θBpを制御する。このときの上限値IBp(MAX)は、ベース見直し期間Tdcの目標値IBdc(REF)よりも高く設定される。
In the pulse charging period TP , the base power supply 210 controls the firing angle θ Bp of the
パルス荷電期間Tpにおいて、点弧角θBpを、パルスが発生するサイクル(オンサイクル)と、パルスが発生しないサイクル(オフサイクル)を個別に制御するとよい。オンサイクルにおける電気信号には、添え字のonを付し、オフサイクルにおける電気信号には、添え字のoffを付すものとする。 In the pulse charging period Tp, the firing angle θ Bp may be controlled separately for the cycle in which the pulse is generated (ON cycle) and the cycle in which the pulse is not generated (OFF cycle). Electrical signals in the on-cycle are denoted by the suffix on, and electrical signals in the off-cycle are denoted by the suffix off.
オンサイクルのベース電圧VBをVBon、オフサイクルの時のベース電圧VBをVBoffとする。荷電制御装置260は、オンサイクルの点弧角θBonを、ベース電圧VBonがベース電圧目標値VBp(REF)に近づくように制御する。またオフサイクルの点弧角θBoffを、ベース電圧VBoffがベース電圧目標値VBp(REF)となるように制御する。すなわち、ベース電圧目標値VBp(REF)は共通でよい。
Let VBon be the base voltage VB in the on-cycle, and VBoff be the base voltage VB in the off-cycle. The
一方で、電流IBpの上限値IBp(MAX)は、オンサイクルとオフサイクルで異なっていることが好ましく、オンサイクルの上限値IBon(MAX)は、オフサイクルの上限値IBoff(MAX)より大きく設定してもよい。なぜならオンサイクルではパルス荷電により負荷が重くなるからである。 On the other hand, the upper limit value I Bp(MAX) of the current I Bp is preferably different between the on-cycle and the off-cycle, and the on-cycle upper limit value I Bon(MAX) is equal to the off-cycle upper limit value I Boff(MAX ) may be set larger. This is because the load becomes heavy due to pulse charging in the on-cycle.
以上がパルス荷電装置200の動作である。このパルス荷電装置200では、パルス荷電期間Tpにおいて、ベース電圧VBpの定電圧制御をメインとしつつも、ベース電流IBpに関しては、定電流制御ではなく、上限値のリミットとして制御に組み込むこととした。逆電離が発生する状況では、電流IBpが制限されることにより、ベース電圧VBpと点弧角θBp(θBon,θBoff)単調性が維持され、これにより系の安定性を改善できる。
The above is the operation of the
発明者らが検討したところ、オンサイクルにおける電流の1山の積分値は、パルス電圧VAと近似的に直線関係にある。そのため、パルス電圧VAの定格でのベース電流IBp(RATE)を想定し、それにベースコロナを考慮したマージンIcoronaを付加することで、パルス電圧VAが定格値VA(RATE)であるときのベース電流IBonの上限値IBon(MAX:RATE)設定することができる。
IBon(MAX:RATE)=IBon(RATE)+Icorona
According to the inventors' studies, the integrated value of one peak of the current in the on-cycle is approximately in a linear relationship with the pulse voltage VA . Therefore, the pulse voltage VA is the rated value VA (RATE) by assuming the base current I Bp (RATE) at the rated value of the pulse voltage VA and adding a margin I corona considering the base corona. The upper limit value IBon (MAX:RATE) of the base current IBon can be set.
I Bon(MAX:RATE) = I Bon(RATE) +I corona
なお、パルス電圧VAが、その定格値VA(RATE)より低い状況におけるベース電流IBpの上限値IBpは、VA/VA(RATE)を補正係数として、
IBon(MAX)=(IBon(MAX:RATE)-Icorona)×VA/VA(RATE)+Icorona
=IBon(RATE)×VA/VA(RATE)+Icorona
を用いればよい。
Note that the upper limit value IBp of the base current IBp in a situation where the pulse voltage VA is lower than its rated value VA (RATE) is obtained by using VA / VA(RATE) as a correction coefficient,
I Bon (MAX) = (I Bon (MAX: RATE) - I corona ) x V A /V A (RATE) + I corona
= I Bon (RATE) x V A /V A (RATE) + I corona
should be used.
IBon(RATE)と、Icononaは実験的、あるいは計算により求められる定数I1,I2と把握でき、以下のように表すことができる。
IBon(MAX)=I1×VA/VA(RATE)+I2
I1,I2の決め方は、上述のそれには限定されない。たとえばI2はベースコロナ成分Icorona以外の成分をさらに含めてもよい。一実施例においてI1は、VA=VA(RATE)におけるパルスコロナ電流の想定値、I2は、予め設定されているベース電流目標値IBdc(REF)とすることができる。
I Bon(RATE) and I conona can be grasped as constants I 1 and I 2 obtained experimentally or by calculation, and can be expressed as follows.
IBon (MAX) = I1 * VA / VA(RATE) + I2
The method of determining I 1 and I 2 is not limited to that described above. For example, I 2 may further include components other than the base corona component I corona . In one embodiment, I1 can be the assumed value of the pulsed corona current at V A =V A(RATE) , and I2 can be the preset base current target value I Bdc(REF) .
図8は、ベース見直し期間Tdcに関連する荷電制御装置260の制御ブロック図である。荷電制御装置260は、演算処理装置を含むマイコンやコンピュータ(ハードウェア)とソフトウェアプログラムの組み合わせで実装してもよいし、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated)などを用いてハードウェアのみで実装してもよい。したがって荷電制御装置260の各構成要素は、機能を表しているに過ぎない。
FIG. 8 is a control block diagram of the
荷電制御装置260は、ベース見直し期間Tdcにおいて、ベース電流IBdcとベース電流目標値IBdc(REF)の差分εIに制御ゲインμIを乗じた第1誤差ΔθIを積算し、積算値を、次回のベース見直し点孤の点弧角θBdcとする。
During the base review period Tdc , the
より具体的には、荷電制御装置260には、ベース電流IBdcの測定値(瞬時値)とベース電圧VBdcの測定値(瞬時値)が入力される。平均回路262は、ベース電流IBdcの1山の平均値を算出する。平均回路264は、ベース電圧VBdcの1山の平均値を算出する。
More specifically, the charging
減算器266は、フィードバックされた電流値IBdcとその目標値IBdc(REF)の差分である電流誤差εIを生成する。ゲイン回路268は、電流誤差εIに、制御ゲインμ(IBdc)を乗算し、第1誤差ΔθIを生成する。
A
減算器270は、フィードバックされた電圧値VBdcと、その上限値VBdc(MAX)の差分である電圧誤差εVを生成する。ゲイン回路272は、電圧誤差εVに、制御ゲインμ(VBdc)を乗算し、第2誤差ΔθVを生成する。
A
最小値回路274は、第1誤差ΔθIと第2誤差ΔθVのうち、低いほうを選択する。加算器276は、1制御周期前の自身の出力(点弧角)θBdcに最小値回路274の出力Δθを加算し、次の制御周期の点弧角θBdcを生成する。点弧角θBdcは、来るべきオフ山の始めに、ベース電源210にセットされる。
The
以上が制御ブロック図の説明である。ベース見直し期間Tdcでは、電流の制御ループが支配的となり、IBdcがIBdc(REF)に近づくようにフィードバックがかかる。電圧の制御ループは、電圧リミッタとして補助的に動作する。 The above is the description of the control block diagram. During the base review period Tdc , the current control loop dominates and feedback is applied so that IBdc approaches IBdc(REF) . The voltage control loop acts auxiliary as a voltage limiter.
そして、このベース見直し期間Tdcの間に測定されたベース電圧VBdcの平均値が、続くパルス荷電期間Tpのベース電圧目標値VBp(REF)として保持される。 Then, the average value of the base voltage VBdc measured during this base review period Tdc is held as the base voltage target value VBp(REF) for the subsequent pulse charging period Tp .
図9は、パルス荷電期間Tpのオンサイクルに関連する制御ブロック図である。基本構成は、図8のそれと同様である。 FIG. 9 is a control block diagram associated with the on-cycle of the pulse charging period Tp . The basic configuration is similar to that of FIG.
荷電制御装置260は、パルス荷電期間TPにおいて、ベース電流IBpと上限値IB(MAX)の差分εIに制御ゲインμIを乗じた第1誤差ΔθIと、ベース電圧VBpとベース電圧目標値VBp(REF)の差分εVに制御ゲインμVを乗じた第2誤差ΔθVのうち小さいほうを積算し、積算値を点弧角θBpとする。
In the pulse charging period TP , the
より具体的には、減算器266は、ベース電流IBonの上限値IBon(MAX)とベース電流の平均値IBonの誤差を生成する。減算器270は、ベース電圧VBonの目標値VBp(REF)とベース電圧の平均値VBonの誤差を生成する。また、ゲイン回路268,272には、異なるゲインが設定されている。
More specifically, the
パルス荷電期間Tpでは、電圧の制御ループが支配的となり、VBonがVBon(REF)に近づくようにフィードバックがかかる。電流の制御ループは、電流リミッタとして補助的に動作する。 During the pulse charging period T p , the voltage control loop dominates and feedback is applied so that V Bon approaches V Bon(REF) . The current control loop acts auxiliary as a current limiter.
図10は、パルス荷電期間Tpのオフサイクルに関連する制御ブロック図である。基本構成は、図9のそれと同様であり、図9のonをoffと読み替えればよい。 FIG. 10 is a control block diagram associated with the off cycle of the pulse charging period Tp . The basic configuration is the same as that in FIG. 9, and the on in FIG. 9 can be read as off.
なお、図8~図10の機能ブロック図およびそれに関連する処理は例示に過ぎず、当業者によればさまざまな変形例や別の制御アルゴリズムを採用しうることが理解される。たとえば、図8~図10では、電流の制御ループと電圧の制御ループを併存させ、一方をフィードバックループとして、他方をリミッタとして動作させているが、その限りでなく、リミッタは別の形式で組み込むことも可能である。 It should be understood that the functional block diagrams of FIGS. 8-10 and the processes associated therewith are merely examples, and that various modifications and alternative control algorithms may be employed by those skilled in the art. For example, in FIGS. 8 to 10, a current control loop and a voltage control loop coexist, and one operates as a feedback loop and the other operates as a limiter. However, the limiter is incorporated in another form. is also possible.
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments merely show the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the scope of claims. Many modifications and changes in arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
100 電気集塵機
110 本体構造
112 集塵室
114 放電極
116 集塵極
120 流入口
122 スプリッタ
124 整流板
130 整流板槌打装置
132 槌打装置
134 放電極槌打モータ
136 集塵極槌打モータ
140 ホッパ
150 流出口
160 集塵極系
162 集塵パネル
164 上部金物
166 タタキ座
170 放電極系
172 放電極枠
174 穴
176 クサビ
200 パルス荷電装置
210 ベース電源
212 ベース電源サイリスタ
220 パルス電源
222 パルス電源サイリスタ
224 高圧サイリスタ
230 一次電源
232 整流装置
240 上位コントローラ
250 タッチパネル
260 荷電制御装置
REFERENCE SIGNS LIST 100
Claims (10)
ベース電圧を発生するベース電源と、
パルス電圧を発生し、前記ベース電圧に重畳するパルス電源と、
前記ベース電源の一次側サイリスタの点弧角を制御する荷電制御装置と、
を備え、
前記荷電制御装置は、
前記一次側に接続される商用交流の10~100サイクルごとに、所定数サイクルの割合でベース見直し期間を設け、
(A)ベース見直し期間において、
(A-i)パルス発生及び前記パルス電源の一次側サイリスタの点弧を休止して、前記ベース電源の前記一次側サイリスタのみを点弧し、
(A-ii)前記ベース見直し期間のベース電流IBdcが、予め設定されているベース電流目標値IBdc(REF)に近づくように、次回の前記ベース見直し期間の点弧角θBdcを制御し、
(A-iii)前記ベース見直し期間中に測定したベース電圧VBdcを、前記ベース見直し期間に続くパルス荷電期間におけるベース電圧目標値VBp(REF)として保持し、
(B)前記パルス荷電期間において、前記パルス荷電期間のベース電圧VBpが前記ベース電圧目標値VBp(REF)に近づくように、かつ、前記パルス荷電期間のベース電流IBpが、当該ベース電流I Bp の上限として前記ベース電流目標値I Bdc(REF) よりも高く設定された上限値IBp(MAX)を上回らないように、前記ベース電源の前記一次側サイリスタの点弧角θBpを制御することを特徴とするパルス荷電装置。 A pulse charging device for an electrostatic precipitator, comprising:
a base power supply that generates a base voltage;
a pulse power supply that generates a pulse voltage and superimposes it on the base voltage;
a charge control device that controls the firing angle of the primary side thyristor of the base power supply;
with
The charge control device is
A base review period is provided at a rate of a predetermined number of cycles for every 10 to 100 cycles of commercial AC connected to the primary side,
(A) During the Base Review Period:
(Ai) suspending pulse generation and firing of the primary thyristor of the pulse power supply to fire only the primary thyristor of the base power supply;
(A-ii) controlling the firing angle θ Bdc in the next base review period so that the base current I Bdc in the base review period approaches a preset base current target value I Bdc (REF); ,
(A-iii) holding the base voltage V Bdc measured during the base review period as a base voltage target value V Bp(REF) in the pulse charging period following the base review period;
(B) In the pulse charging period, the base voltage VBp in the pulse charging period approaches the base voltage target value VBp(REF) , and the base current IBp in the pulse charging period is equal to the base current Control the firing angle θ Bp of the primary side thyristor of the base power supply so as not to exceed the upper limit value I Bp (MAX ) set higher than the base current target value I Bdc (REF) as the upper limit of I Bp . A pulse charging device characterized by:
前記荷電制御装置は、前記オンサイクルの点弧角θBonを、前記ベース電圧VBonが前記ベース電圧目標値VBp(REF)に近づくように制御し、前記オフサイクルの点弧角θBoffを、前記ベース電圧VBoffが前記ベース電圧目標値VB(REF)となるように個別に制御することを特徴とする請求項1に記載のパルス荷電装置。 Firing of the primary thyristor of the base power supply during the pulse charging period, which distinguishes pulsing into on-cycles and off-cycles without pulsing, and the base voltage VBp of the on-cycles to V Bon , where V Boff is the base voltage V Bp in the off cycle,
The charge controller controls the on-cycle firing angle θ Bon so that the base voltage V Bon approaches the base voltage target value V Bp(REF) , and controls the off-cycle firing angle θ Boff to 2. The pulse charging device according to claim 1, wherein said base voltage V Boff is individually controlled so as to become said base voltage target value V B(REF) .
IBon(MAX)>IBoff(MAX)
が成り立つことを特徴とする請求項2に記載のパルス荷電装置。 When the upper limit values IBp (MAX) of the base currents IBon and IBoff in the on-cycle and the off-cycle are IBon(MAX) and IBoff ( MAX) , respectively,
I Bon (MAX) > I Boff (MAX)
3. The pulse charging device according to claim 2, wherein:
前記上限値IBon(MAX)は、所定の定数I1、I2を用いて、
IBon(MAX)=I1×VA/VA(RATE)+I2
であることを特徴とする請求項3に記載のパルス荷電装置。 When the pulse voltage is V A and its rating is V A (RATE) ,
The upper limit value I Bon (MAX) is obtained by using predetermined constants I 1 and I 2 as follows:
IBon (MAX) = I1 * VA / VA(RATE) + I2
4. The pulse charging device according to claim 3, wherein:
請求項1から5のいずれかに記載のパルス荷電装置と、
を備えることを特徴とする電気集塵機。 a dust collection part including a discharge electrode and a dust collection electrode;
a pulse charging device according to any one of claims 1 to 5;
An electrostatic precipitator comprising:
ベース電圧にパルス電圧を重畳した電圧を、放電極および集塵極に印加する第1ステップと、
前記ベース電源の一次側サイリスタの点弧角を制御する第2ステップと、
を備え、
前記第2ステップは、
前記一次側に接続される商用交流の10~100サイクルごとに、所定サイクル数のベース見直し期間の見直し期間を設けるステップと、
前記ベース見直し期間において、パルス発生及び前記パルス電源の一次側サイリスタの点弧を休止して、前記ベース電源の前記一次側サイリスタのみを点弧するステップと、
前記ベース見直し期間のベース電流IBdcが、予め設定されているベース電流目標値IBdc(REF)に近づくように、次回の前記ベース見直し期間の点弧角θBdcを制御するステップと、
前記ベース見直し期間中に測定したベース電圧VBdcを、前記ベース見直し期間に続くパルス荷電期間におけるベース電圧目標値VBp(REF)とするステップと、
前記パルス荷電期間において、前記パルス荷電期間におけるベース電圧VBpが前記ベース電圧目標値VBp(REF)に近づくように、かつ、前記パルス荷電期間におけるベース電流IBpが当該ベース電流I Bp の上限として前記ベース電流目標値I Bdc(REF) よりも高く設定された上限値IBp(MAX)を上回らないように、前記ベース電源の前記一次側サイリスタの点弧角θBpを制御するステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。 A method of controlling a pulse charging device for an electrostatic precipitator including a base power supply and a pulse power supply, comprising:
a first step of applying a voltage obtained by superimposing a pulse voltage on a base voltage to the discharge electrode and the dust collection electrode;
a second step of controlling the firing angle of the primary side thyristor of the base power supply;
with
The second step is
providing a review period of a predetermined number of cycles of a base review period for every 10 to 100 cycles of commercial alternating current connected to the primary side;
ceasing pulse generation and firing of the primary thyristors of the pulse power supply during the base review period to fire only the primary thyristors of the base power supply;
controlling the firing angle θ Bdc for the next base review period so that the base current I Bdc for the base review period approaches a preset base current target value I Bdc (REF) ;
setting the base voltage V Bdc measured during the base review period to a base voltage target value V Bp(REF) for a pulse charging period following the base review period;
In the pulse charging period, the base voltage VBp in the pulse charging period approaches the base voltage target value VBp(REF) , and the base current IBp in the pulse charging period is the upper limit of the base current IBp . controlling the firing angle θ Bp of the primary side thyristor of the base power supply so as not to exceed an upper limit value I Bp (MAX) set higher than the base current target value I Bdc (REF) as
A control method comprising:
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