JPH0371180B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気集塵装置の高圧電源装置に係り、
特にインバータ制御を導入した電気集塵装置の運
転装置に関する。

一般に電気集塵装置（以下EP）の高圧電源装
置は従来、例えば第１図に示すように商用交流を
サイリスタ１の点弧位相角制御により交流電力調
節を行ない、変圧器２で昇圧し、整流器３で直流
高電圧とし、直流リアクトル８を経てEPの放電
極４に給電している。制御装置５は変圧器２の１
次側電流を検出器６により検出したEP電流信号
Ｘと、EP電圧を検出器７により検出したEP電圧
信号Ｙをフイードバツク信号として入力し、それ
に従つて、EP電流が一定となる様な制御及びEP
内で起こる火花放電が一定の頻度となる様な制御
を実現するためにサイリスタ１へ点弧位相角制御
信号Ｚが出力され、その結果、サイリスタ出力
（変圧器２に供給される交流電力）が第２図に示
すようにコントロールされ、EPの電圧、電流が
コントロールされる。

またサイリスタ１へ送る位相角制御信号Ｚを第
３図Ａに示すように、サイリスタ点弧のON時間
（EP荷電時間：T₁）と同OFF時間（EP荷電休止
時間：T₂）の商用周波数（50／60Hz）と同期し
た間欠的な信号とする間欠荷電方式は、第３図
Ｂ，Ｃで示すEP電圧、電流をEPに印加すること
により、第４図Ａで示すようにEP内捕集ダスト
層１３（EP集塵極１２上で形成される）におい
て発生する“逆電離”なる異常現象を抑制する効
果がある。逆電離現象は、ダスト層の電気抵抗率
が高い場合、第４図Ｂに示すようにダスト層電圧
V_dが異常に高くなり、ある電圧レベルV_dsを越え
たとき、ダスト層で絶縁破壊が起こり、EP内の
集塵機構を著しく阻害するものである。間欠荷電
方式は、第４図Ｃに示すようにダスト層電圧V_d
が逆電離の起こるレベルになる前に荷電を休止
し、（サイリスタの点弧をOFF）、休止時間T₂後、
ダスト層電圧V_dが充分低くなつてから再び荷電
する（サイリスタの点弧をON）ものである。

つまり、従来は、サイリスタ点弧位相角を制御
することにより、EPへの荷電量（EP電圧、電
流）及び間欠荷電をコントロールしていたが、商
用周波数（50／60Hz）に同期してこれらの制御を
行なつていたため、特に間欠荷電において、ダス
トの電気抵抗が著しく高い場合、前記荷電時間
T₁の最小が、商用周波数の半サイクル（＝1/2
ｆ＝10ｍsec or 8.3ｍsec）に限られており、荷
電時間中に逆電離が発生することは避けられなか
つた。

本発明は上記の事情に鑑みて提案されたもの
で、その目的とするところは従来、商用交流をサ
イリスタ点弧位相角制御により、変圧器への交流
電力調節を行い、EP電圧電流をコントロールし
ていたEPの高圧電源装置において、交流電力調
節部にインバータ制御を導入し、前記EP電圧、
電流をインバータにおける、パルス幅変調
（PWM）及び、周波数変調（FM）によつて、コ
ントロールするとともにまた、従来より高い周波
数（例えば1kHzぐらい）で間欠荷電をコントロ
ールすることにより、前記荷電時間T₁を著しく
小さく設定できるようにし、EPの集塵性能の向
上及び消費電力の削減を図り得る電気集塵装置の
運転装置を提供するにある。

本発明による電気集塵装置の運転装置は、商用
交流電源を整流する第１の整流器と、この整流器
の整流出力を交流電圧に変換するインバータと、
このインバータの出力電圧を昇圧する変圧器と、
この変圧器の一次側電流を検出する電流検出器
と、上記変圧器の二次側出力を整流する第２の整
流器と、この第２の整流器の出力電圧を直流リア
クトルを介して集塵装置の電極に供給する手段
と、上記電極への供給電圧を検出する電圧検出器
と、上記電極への荷電率を設定する荷電率設定器
と、上記電極への供給電流を設定する電流設定器
と、上記電流検出器と電圧検出器の各検出値、上
記電流制定器の設定値に基づいて上記電極への荷
電量の増減指令を出力する増減指令出力手段と、
この手段から出力される荷電量の増減指令に応じ
てパルス幅変調したパルス信号を出力するパルス
幅変調制御回路と、このパルス幅変調制御回路か
ら出力されるパルス信号を商用周波数より著しく
高い周波数で周波数変調する周波数変調制御回路
と、この周波数変調制御回路から出力される周波
数変調信号に対し、上記荷電率設定器に設定され
た間欠荷電率信号に従つて高周波の間欠荷電制御
を行なう間欠荷電制御回路と、この間欠荷電制御
回路の出力信号に基づいて上記インバータを駆動
するインバータ駆動手段とを具備し、上記電極へ
の荷電時間を著しく小さく設定することを特徴と
するものである。

本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に
説明する。

第５図は本発明を実施するために用いられる一
実施例のEPの構成を示す概略図、第６図は第５
図における制御装置の詳細構成を示すブロツク
図、第７図は第６図におけるPWM制御回路の動
作波形図、第８図はパルス幅のデユーテイ比とイ
ンバータ出力との関係を示す図、第９図は本発明
による間欠荷電の荷電時間の一例を示す図、第１
０図は荷電時間と火花電圧との関係を示す図であ
る。

第５図に示すEPはダイオード、あるいはサイ
リスタのブリツジで構成された整流器２１、イン
バータ２２、変圧器２３、整流器２４、直流リア
クトル２５、EPの放電極２６及び集塵極２７、
電流検出器２８、電圧検出器２９および制御装置
３０から成り、この制御装置３０には、インバー
タ出力電流信号ｂとEPに印加されている電圧検
出信号Ｃとがそれぞれフイードバツク入力され、
これからインバータ２２へ制御信号ａを出力する
ようになされている。また制御装置３０には間欠
荷電の荷電率設定器３１及びEP電流設定器３２
からの制御設定値がそれぞれ入力されるようにな
されている。

上記本発明の一実施例の作用について説明す
る。

第５図に示す制御装置３０の制御ブロツク構成
が第６図に示されており、ここで電流“ア”電圧
“イ”は、前記第５図中の電流信号ｂ、電圧信号
ｃに相当する。この電流・電圧信号を、電流・電
圧検出回路１０１に入力し、電流設定“ウ”など
各種制御設定値に基づき、EPの高圧電源装置の
基本的な制御として従来から行なわれているとこ
ろの火花放電の検出、及びその抑制、火花発
生頻度を一定にする制御、電流一定制御、低
電圧検出制御などを行なう。その結果、EPへの
荷電量（高圧変圧整流器の出力、つまりEP電圧、
電流）の増減指令“エ”をパルス幅変調制御回路
（PWM制御回路）１０２へ送る。すなわち、上
記電流・電圧検出回路１０１は、電流検出器２８
と電圧検出器２９の各検出値、及びEP電流設定
器３２の設定値に基づいて放電極２６への荷電量
の増減指令“エ”を出力する増減指令出力手段を
構成している。PWM制御回路１０２では出力増
減指令“エ”に基づき第７図に示す“オ”のパル
スのデユーテイ、すなわちパルス幅αとβを決定
する。但し、このときのαとβの周波数は充分に
高い（例えば100kHz）。このαとβとデユーテイ
比Ｄ＝α／α＋βとインバータ出力（≒EPへの荷電 量）との関係が第８図に示されている。つまり、
出力増加指令があつた場合はＤを増加し、出力減
少指令があつた場合は、Ｄを減少させる。つま
り、このPWM制御系で変圧器１次側低圧主回路
の交流電力調節を行なつていることになる。この
パルス信号“オ”は、次の周波数変調制御回路１
０３に入力され、設定された周波数“カ”によつ
て周波数変調され、第７図“キ”で示されるパル
スに変換される。ここでT（＝１／）が設定さ
れた周波数のときの１サイクル（周期）を表わ
し、前記周波数の設定によりTは任意の値に変
化する。この周波数変調信号“キ”は、間欠荷電
制御回路１０４に入力され、設定された間欠荷電
率“ク”に従い第７図の“ケ”のように荷電時間
T₁と休止時間T₂をもつたパルス信号になる。こ
のパルス信号“ケ”は、インバータ駆動手段であ
るサイリスタゲートアンプ回路１０５で各サイリ
スタゲート信号“コ”に変換されて出力される。
例えばインバータ２２として４個のサイリスタＳ
１，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ２からなるブリツジ形インバ
ータを使用し、サイリスタＳ１，Ｓ２とサイリス
タＳ２，Ｓ１とを対として交互にオン／オフする
ものとすれば、サイリスタＳ１，Ｓ２に対するゲ
ート信号は第７図“コ′”、サイリスタＳ２，Ｓ１
に対するゲート信号は“コ″”に示す波形となる。
このサイリスタゲート信号によりインバータ２２
のサイリスタがオン／オフ制御され、インバータ
２２から第７図“サ”に示す波形の出力電圧が取
出される。なお、第７図“サ”に示すインバータ
出力波形は、インダクタンス負荷が設けられた場
合の一例を理想化して示したものである。

そして、上記インバータ２２の出力電圧により
変圧器２３に負荷電流が流れるが、この負荷電流
（インバータ出力電流）はパルスではなく、変圧
器２３の持つインダクタンスの作用により、第７
図の“シ”に示すように正弦波に近い交流波形と
なる。

すなわち、本発明方法によれば従来、サイリス
タ点弧位相角制御で行つていた交流電力調節は、
主に第６図PWM制御回路１０２におけるパルス
幅αとβのデユーテイ比を制御することにより実
現され、同図の周波数変調制御回路１０３におけ
る周波数の設定により従来に比べ、著しく高い周
波数のEP電圧、電流の荷電することができ、ま
た間欠荷電においては、第９図のように著しく小
さい荷電時間T₁を得ることができる。

以上の如く本発明によれば以下の如き優れた効
果が奏せられるものである。

(1) EPの高圧電源装置の出力制御にインバータ
によるPWM（パルス幅変調）制御を採用する
ことにより、従来のサイリスタの点弧位相角制
御に比べ、制御上の精度が上がる（パルス幅の
αとβのパルス周波数が充分に高いため、例え
ば100kHz）。

(2) インバータによる周波数変調が可能となるた
め、EPへ荷電する電圧、電流の周波数を自由
に選択することができ、従来より高い周波数で
EPへ荷電することができる。

(3) 周波数変調の結果得られた周波数で間欠荷電
制御を行なうことができるので、従来の商用周
波に同期した、荷電時間よりも短い荷電時間を
設定することができるので、著しく電気抵抗率
の高いダストを捕集する場合の逆電離現象の抑
制に効果があり、EPの集塵性能が向上する。
また、比較的電気抵抗率の低いダストに対して
も、荷電時間T₁と休止時間T₂が自由に選べる
ので集塵性能を低下させることのなく、消費電
力を削減できる条件のT₁，T₂に設定した間欠
荷電を利用することができるなど、従来よりも
間欠荷電の荷電時間T₁、休止時間T₂の設定範
囲が大幅に大きくなる。また、捕集ダストの特
性に対する対応を極めて柔軟になる。

(4) 前記荷電時間T₁の短縮により、荷電時間中
のEPへの供給電力を従来レベルより著しく大
きくすることができる。つまり、荷電時間が短
くなると一般に第１０図に示すように、EP内
で発生する火花放電の起こる電圧レベルが高く
なるからで、また、この効果により、EP放電
極で発生するコロナ放電が極めて均一となる。
これらにより、高い電気抵抗率を呈するダスト
を集塵する場合、著しく逆電離現象を抑制する
ことができ高い集塵性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のEPの構成を示す概略図、第２
図〜第４図Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ従来例の作用を
説明するための説明図、第５図は本発明を実施す
るために用いられる一実施例のEPの構成を示す
概略図、第６図は第５図における制御装置の詳細
構成を示すブロツク図、第７図は第６図における
PWM制御回路の動作波形図、第８図はパルス幅
のデユーテイ比とインバータ出力との関係を示す
図、第９図は本発明による間欠荷電の荷電時間の
一例を示す図、第１０図は荷電時間と火花電圧と
の関係を示す図である。 ２１……整流器、２２……インバータ、２３…
…変圧器、２４……整流器、２５……直流リアク
トル、２６……放電極、２７……集塵極、２８…
…電流検出器、２９……電圧検出器、３０……制
御装置、３１……荷電率設定器、３２……EP電
流設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 商用交流電源を整流する第１の整流器と、こ
   の整流器の整流出力を交流電圧に変換するインバ
   ータと、このインバータの出力電圧を昇圧する変
   圧器と、この変圧器の一次側電流を検出する電流
   検出器と、上記変圧器の二次側出力を整流する第
   ２の整流器と、この第２の整流器の出力電圧を直
   流リアクトルを介して集塵装置の電極に供給する
   手段と、上記電極への供給電圧を検出する電圧検
   出器と、上記電極への荷電率を設定する荷電率設
   定器と、上記電極への供給電流を設定する電流設
   定器と、上記電流検出器と電圧検出器の各検出
   値、上記電流設定器の設定値に基づいて上記電極
   への荷電量の増減指令を出力する増減指令出力手
   段と、この手段から出力される荷電量の増減指令
   に応じてパルス幅変調したパルス信号を出力する
   パルス幅変調制御回路と、このパルス幅変調制御
   回路から出力されるパルス信号を商用周波数より
   著しく高い周波数で周波数変調する周波数変調制
   御回路と、この周波数変調制御回路から出力され
   る周波数変調信号に対し、上記荷電率設定器に設
   定された間欠荷電率信号に従つて高周波の間欠荷
   電制御を行なう間欠荷電制御回路と、この間欠荷
   電制御回路の出力信号に基づいて上記インバータ
   を駆動するインバータ駆動手段とを具備し、上記
   電極への荷電時間を著しく小さく設定することを
   特徴とする電気集塵装置の運転装置。