KR100266406B1

KR100266406B1 - 전기집진기의 전원인가장치

Info

Publication number: KR100266406B1
Application number: KR1019980029922A
Authority: KR
Inventors: 김한준
Original assignee: 이종수; 엘지산전주식회사
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2000-09-15
Also published as: KR20000009473A

Abstract

본 발명은 전기집진기의 전원인가장치에 관한 것으로, 종래에는 실리콘제어정류기의 사용으로 인해 아크의 발생을 억제할 수 있는 출력전압이 60Hz의 주파수를 갖는 리플의 피크에서 결정됨에 따라 집진전류가 출력전압의 피크 부근에서만 존재하므로 전반적인 집진효율이 감소하는 문제점이 있었다. 이와같은 문제점을 감안한 본 발명은 3상 교류전원을 입력받아 직류로 변환하는 입력전원 정류부와; 상기 입력전원 정류부의 직류출력을 고전력 스위칭용 트랜지스터를 통해 고주파의 교류전압으로 변환하는 고주파 변환부와; 상기 고주파 변환부의 출력을 승압하는 고압,고주파 변압기와; 상기 고압,고주파 변압기의 출력을 직류로 변환하여 전기집진기에 인가하는 출력 정류부와; 상기 출력 정류부의 출력전압을 기준전압과 비교하여 상기 고주파 변환부에 제어신호를 출력함으로써 출력 정류부의 출력전압을 제어하는 디지털신호 처리부로 구성되는 전기집진기의 전원인가장치를 제공하여 고전력 스위칭용 트랜지스터를 사용한 고주파 변환부를 통해 고주파의 리플을 갖는 출력전압을 발생시켜 집진능력을 향상시킴으로써, 집진능력에 따른 집진기가 차지하는 면적과 변압기의 크기를 줄일 수 있어 산업현장에 적용이 용이해지는 효과가 있다.

Description

전기집진기의 전원인가장치

본 발명은 전기집진기의 전원인가장치에 관한 것으로, 특히 방전극으로부터 전자방출을 일정하게 유지시키고, 아크(arc)의 발생을 억제함과 아울러 아크의 발생시에 다시 집진전압으로 상승하는 시간을 최소화하여 집진효율을 향상시키기에 적당하도록 한 전기집진기의 전원인가장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기집진기는 코로나 방전을 이용하여 가스에 포함된 먼지에 전하를 인가하고, 이를 전계의 작용에 의하여 가스로부터 전기적으로 분리 및 포집하는 장치로 정전적인 작용에 의하여 높은 효율의 미립자 포집이 가능한 장치이다. 이와같은 전기집진기는 대부분이 건식이며, 집진극으로는 평행평판형이 사용되고 있다.

상기한 전기집진기의 기본구조는 코로나 방전을 하는 방전극과, 그 코로나 방전에 의하여 대전된 분진을 포집하는 집진극과, 그 집진극 표면에 포집된 분진을 박리시키기 위해 진동을 주는 추타부와, 그 추타부에 의해 박리된 분진을 수납하는 집진실과, 그 집진실에 포집된 분진을 재처리하기 위한 호퍼(hopper : 깔때기모양의 용기)와, 방전극과 집진극 사이에 고전압을 인가하기 위한 전원인가부로 구성된다.

이와같은 전기집진의 기본이론은 1922년에 유도된 Deutsch 방정식을 참조하면 분진이 집진판에 도달하는 속도(w)가 빠르거나, 집진면적(A)이 크거나, 가스속도(Q)가 느리면 집진효율이 증가됨을 알수 있다.

Deutsch 방정식 : η = 1 - exp(-wA/Q)

그러나, 집진효율을 증가시키기 위해서 집진판의 면적을 증가시키거나, 가스속도를 감소시키는 방법은 비용의 증가를 수반함과 동시에 설치면적의 증가가 필연적으로 수반됨에 따라 적용에 많은 제약을 받게 된다.

따라서, 전기집진기의 전원인가장치를 통해 집진효율을 증가시키는 방법을 고려할 수 있으며, 종래 전기집진기의 전원인가장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 전기집진기의 전원인가장치를 보인 회로구성도로서, 이에 도시한 바와같이 교류전원(AC)을 스위칭소자인 실리콘제어정류기(SCR1)와 전류제한용 리액터(L1)를 통해 입력받아 승압하는 변압기(T1)와; 그 변압기(T1)의 출력을 직류로 정류하여 서지(surge) 방지용 초크코일(L2)을 통해 집진극(1) 및 방전극(2)에 인가하는 정류부(3)로 구성된다. 이하, 상기한 바와같은 종래 전원인가장치의 동작을 설명한다.

먼저, 스위칭소자인 실리콘제어정류기(SCR1)와 전류제한용 리액터(L1)를 통해 교류전원(AC)이 변압기(T1)에 입력되어 승압된다.

상기 변압기(T1)를 통해 승압된 전압은 정류부(3)를 통해 직류로 정류된 후, 서지 방지용 초크코일(L2)을 통해 집진극(1)과 방전극(2)에 인가된다.

이때, 집진극(1)과 방전극(2)에 고압이 인가되면 방전극(2)으로부터 전자가 방출되어 가스에 포함된 먼지에 대전된다.

상기한 바와같이 대전된 먼지는 정전적인 응집력에 의하여 집진극(1)의 표면에 포집되어 전기집진이 이루어진다.

그러나, 상기한 바와같은 종래 전기집진기의 전원인가장치는 실리콘제어정류기의 사용으로 인해 아크의 발생을 억제할 수 있는 출력전압이 60Hz의 주파수를 갖는 리플(lipple)의 피크(peak)에서 결정됨에 따라 집진전류가 출력전압의 피크 부근에서만 존재하므로 전반적인 집진효율이 감소하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 고전력 스위칭용 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor : IGBT)를 사용한 고주파 변환부를 통해 입력되는 3상 교류전원을 고주파로 변환하여 고주파의 리플을 갖는 출력전압을 발생시킴으로써, 집진전류가 연속적이고 아크의 발생후 재기동시간을 최소화할 수 있는 전기집진기의 전원인가장치를 제공하는데 있다.

도1은 종래 전기집진기의 전원인가장치를 보인 회로구성도.

도2는 본 발명의 일 실시예를 보인 회로구성도.

도3은 도2에 있어서, 고압,고주파 변압기의 상세 회로구성도.

도4는 종래의 기술과 본 발명의 기술에 따른 비교표를 보인도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10:입력전원 정류부 20:고주파 변환부

30:고압,고주파 변압기 40:집진극

50:방전극 60:출력 정류부

70:디지털신호 처리부 D1∼D14:다이오드

C1:콘덴서 L11:교류 리액터

IGBT1∼IGBT4:고전력 스위칭용 트랜지스터

상기한 바와같은 본 발명의 목적은 3상 교류전원을 입력받아 직류로 변환하는 입력전원 정류부와; 상기 입력전원 정류부의 직류출력을 고전력 스위칭용 트랜지스터를 통해 고주파의 교류전압으로 변환하는 고주파 변환부와; 상기 고주파 변환부의 출력을 승압하는 고압,고주파 변압기와; 상기 고압,고주파 변압기의 출력을 직류로 변환하여 전기집진기에 인가하는 출력 정류부와; 상기 출력 정류부의 출력전압을 기준전압과 비교하여 상기 고주파 변환부에 제어신호를 출력함으로써 출력 정류부의 출력전압을 제어하는 디지털신호 처리부로 구성함으로써 달성되는 것으로, 본 발명에 의한 전기집진기의 전원인가장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명의 일 실시예를 보인 회로구성도로서, 이에 도시한 바와같이 3상 교류전원을 입력받아 다이오드(D1∼D6) 및 콘덴서(C1)를 통해 직류로 변환하는 입력전원 정류부(10)와; 그 입력전원 정류부(10)의 직류출력을 고전력 스위칭용 트랜지스터(IGBT1∼IGBT4) 및 다이오드(D7∼D10)를 통해 고주파(17kHz)의 교류전압으로 변환하는 고주파 변환부(20)와; 그 고주파 변환부(20)의 출력전압을 승압하는 고압,고주파 변압기(30)와; 그 고압,고주파 변압기(30)의 출력을 다이오드(D11∼D14)를 통해 직류로 변환하여 집진극(40) 및 방전극(50)에 인가하는 출력 정류부(60)와; 그 출력 정류부(60)의 출력전압을 기준전압과 비교하여 펄스폭변조(pulse width modulation)방식을 이용한 제어신호를 상기 고주파 변환부(20)에 출력함으로써 출력 정류부(60)의 출력전압을 제어하는 디지털신호 처리부(70)로 구성되며, 미설명부호 'L11'은 상기 고압,고주파 변압기(30)의 누설 리액턴스 및 기생 커패시턴스에 의한 공진을 방지하기 위하여 고압,고주파 변압기(30)의 입력측에 직렬로 접속한 교류 리액터이다.

그리고, 도3은 상기 고압,고주파 변압기(30)의 상세 회로구성도로서, 이에 도시한 바와같이 상기 고주파 변환부(20)의 출력을 입력측이 제1∼제4코일을 통해 병렬로 입력받아 출력측이 제1∼제4코일을 통해 직렬로 상기 출력 정류부(60)에 출력하도록 구성된다.

이하, 상기한 바와같은 본 발명의 일 실시예에 대한 동작을 설명한다.

먼저, 입력전원 정류부(10)가 다이오드(D1∼D6) 및 콘덴서(C1)를 통해 입력되는 3상 교류전원을 직류로 변환한다.

상기 입력전원 정류부(10)를 통해 직류로 변환된 전원은 고주파 변환부(20)의 고전력 스위칭용 트랜지스터(IGBT1∼IGBT4) 및 다이오드(D7∼D10)를 통해 고주파(17kHz)의 교류전압으로 변환된다.

상기 고주파 변환부(20)를 통해 교류전압으로 변환된 전원은 교류 리액터(L11)를 통해 고압,고주파 변압기(30)의 입력측에 도3에 도시한 바와같이 병렬로 인가되고, 그 변압기(30)의 출력측을 통해 직렬로 상기 출력 정류부(60)로 출력된다.

상기 출력 정류부(60)에 입력된 전원은 다이오드(D11∼D14)를 통해 직류로 변환된 후, 집진극(40) 및 방전극(50)에 인가되어 전기집진이 이루어진다.

이때, 상기 디지털신호 처리부(70)는 집진극(40) 및 방전극(50)에 인가되는 출력 정류부(60)의 출력전압을 기준전압과 비교하여 펄스폭변조방식을 이용한 제어신호를 상기 고주파 변환부(20)에 출력함으로써 출력 정류부(60)의 출력전압을 제어한다.

참고로, 종래의 기술과 본 발명의 기술에 따른 비교표를 도4에 도시하였다.

상기한 바와같은 본 발명에 의한 전기집진기의 전원인가장치는 고전력 스위칭용 트랜지스터를 사용한 고주파 변환부를 통해 고주파의 리플을 갖는 출력전압을 발생시켜 집진능력을 향상시킴으로써, 집진능력에 따른 집진기가 차지하는 면적과 변압기의 크기를 줄일 수 있어 산업현장에 적용이 용이해지는 효과가 있다.

Claims

3상 교류전원을 입력받아 직류로 변환하는 입력전원 정류부와; 상기 입력전원 정류부의 직류출력을 고전력 스위칭용 트랜지스터를 통해 고주파의 교류전압으로 변환하는 고주파 변환부와; 상기 고주파 변환부의 출력을 승압하는 고압,고주파 변압기와; 상기 고압,고주파 변압기의 출력을 직류로 변환하여 전기집진기에 인가하는 출력 정류부와; 상기 출력 정류부의 출력전압을 기준전압과 비교하여 상기 고주파 변환부에 제어신호를 출력함으로써 출력 정류부의 출력전압을 제어하는 디지털신호 처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 전기집진기의 전원인가장치.
제 1항에 있어서, 상기 고압,고주파 변압기는 상기 고주파 변환부의 출력을 입력측의 다수개 코일을 통해 병렬로 입력받아 그 입력측에 대응하는 출력측의 다수개 코일을 통해 직렬로 상기 출력 정류부에 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기집진기의 전원인가장치.
제 1항에 있어서, 상기 고압,고주파 변압기는 입력측에 누설 리액턴스 및 기생 커패시턴스에 의한 공진을 방지하는 교류 리액터가 직렬로 접속된 것을 특징으로 하는 전기집진기의 전원인가장치.