KR20180095163A - Micro-Pulse type Power Supply and Electrostatic Precipitator - Google Patents

Micro-Pulse type Power Supply and Electrostatic Precipitator Download PDF

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KR20180095163A
KR20180095163A KR1020170021187A KR20170021187A KR20180095163A KR 20180095163 A KR20180095163 A KR 20180095163A KR 1020170021187 A KR1020170021187 A KR 1020170021187A KR 20170021187 A KR20170021187 A KR 20170021187A KR 20180095163 A KR20180095163 A KR 20180095163A
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박선순
이승윤
이영식
이준태
황상규
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주식회사 다원시스
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Abstract

A micro-pulse power supply and an electrostatic dust precipitator using the same are disclosed. According to an aspect of the present invention, the micropulse power supply applies a micropulse voltage to the electrostatic dust precipitator. The micro-pulse power supply includes an input rectifying part receiving and rectifying three-phase AC power, a pulse voltage generating part generating a pulse voltage, and a DC voltage generating part generating a DC voltage. The pulse voltage generating part includes a high frequency converting part converting a DC output of the input rectifying part into a high frequency AC voltage, a high frequency transformer boosting the voltage of the output of the high frequency converting part, an output rectifying part converting the output of the high frequency transformer into DC and outputting the DC, and a pulse generating part generating a pulse voltage using the DC output of the output rectifying part. The main object of the present embodiment is to provide the micro-pulse power supply device capable of improving ripple characteristics of the output voltage and reducing the volume and weight to increase the degree of freedom of installation.

Description

마이크로 펄스 전원 장치 및 이를 이용한 전기 집진 장치{Micro-Pulse type Power Supply and Electrostatic Precipitator}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a micro-pulse power supply device and an electrostatic precipitator using the same.

본 발명의 실시예는 마이크로 펄스 전원장치 및 이를 이용한 전기 집진기에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a micropulse power supply device and an electrostatic precipitator using the same.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.

전기 집진기는 크게 분진의 하전(Particle charging)과 집진(Charged Paricle collection)의 두 메커니즘에 의하여 이루어진다. 여기서, 하전 메커니즘은 분진에 전하를 하전(또는 충전) 시키는 작용이고, 집진 메커니즘은 전하를 띈 분진을 정전기력에 의하여 전극에 모으는(집진: Collection) 작용이다. 일반적으로 집진은 30kV 이하의 전압에서도 집진이 이루어지므로, 집진기의 분진 제거 능력 혹은 집진 효율은 어떻게 분진에 하전을 잘 시키느냐에 의하여 결정된다. 분진에 하전을 잘 시키기 위해서는 집진기의 전극에서 강한 플라즈마를 발생시키어, 미세 분진에 전하가 많이 달라붙게 하는 것이다.Electrostatic precipitators are largely made up of two mechanisms: particle charging and charged particle collection. Here, the charging mechanism is a function for charging (or charging) the dust, and the dust collection mechanism is for collecting the charged dust by the electrostatic force on the electrode (collection). Generally, since the dust collection is performed even at a voltage of 30 kV or less, the dust removing ability or the dust collection efficiency of the dust collector is determined by how well the dust is charged. In order to charge the dust well, a strong plasma is generated at the electrode of the dust collector, so that a lot of charge is attached to the fine dust.

기존의 직류 고전압 집진기의 단점을 크게 개선하기 위해 마이크로 펄스 하전 방식의 집진기 전원장치가 사용되어 왔다. 도 1a는 종래의 펄스 변압기 방식의 마이크로 펄스 하전 집진기 전원 장치의 구성도를 도시한 도면이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 마이크로 펄스 하전 방식의 집진기 전원장치(100)는 집진 전극(EPS; 180)의 예비 충전을 위한 직류 고전압의 바이어스 전압(Bias voltage)을 인가하기 위한 특고압 직류 전원부(160), 특고압 정류 전압의 필터링(Filtering) 및 펄스 출력시 펄스 저지(Pulse blocking)을 위한 특고압 필터 리액터(170)와 집진 전극에 펄스를 발생시키기 위한 저압 펄스 전원부(110), 정류된 전원을 평활시키기 위한 리액터(115), 펄스 출력을 위해 전압을 충전하여 유지하게 하는 펄스 충전 캐패시터(116), 펄스 운전시 공진 회로를 이루게 하는 공진 리액터(120), 저전압 펄스를 특고압 펄스로 승압시키는 펄스 변압기(Pulse Transformer; 130), 펄스 스위칭을 위한 저압 반도체 스위치(140), 집진 전극(180)에 충전되어 있는 바이어스 전압을 유지시키도록(즉, 직류 전압 blocking)하면서 집진기의 집진 전극(등가적인 캐패시턴스 Cep를 가짐; 180)과 펄스 공진 회로를 구성하게 하는 펄스 공진 캐패시터(150) 등으로 구성된다. 도 1b에 예시된 바와 같이, 도 1a의 특고압 직류 전원부(160)은 직류 전압 가변을 위한 전압 가변부(161), 특고압 승압 변압기(162), 특고압 정류기(163)로 구성된다. 또한 도 3a의 저압 펄스 전원부(110)는 펄스 전압의 크기를 조절할 수 있도록 가변 직류 저전압 전원 장치(도 1b의 111)로 구성될 수 있으며, 이는 매우 단순한 구조이다.In order to significantly improve the disadvantages of conventional DC high voltage dust collectors, a micropulse charging type dust collector power supply has been used. FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a conventional micropulse charging and discharging power source device of a pulse transformer type. 1A, a conventional micropulse-charged-type dust collector power supply apparatus 100 includes a high voltage direct current (DC) power supply for applying a bias voltage of a direct current high voltage for preliminary charging of a dust collecting electrode A power supply unit 160, a special high-pressure filter reactor 170 for filtering an extra-high voltage rectified voltage and a pulse blocking during pulse output, a low-voltage pulse power supply unit 110 for generating pulses at the dust collecting electrode, A resonance reactor 120 for forming a resonance circuit in a pulse operation mode, a low-voltage pulse 120 as a high-voltage pulse, A low voltage semiconductor switch 140 for pulse switching and a DC voltage blocking filter 140 for maintaining the bias voltage charged in the dust collecting electrode 180 And a pulse resonance capacitor 150 for constituting a pulse resonance circuit, and the like, while the dust collecting electrode (having an equivalent capacitance Cep) 180 of the dust collector. As illustrated in FIG. 1B, the extra high voltage direct current power supply unit 160 of FIG. 1A includes a voltage variable unit 161 for varying the DC voltage, an extra high voltage step-up transformer 162, and an extra high voltage rectifier 163. In addition, the low-voltage pulse power supply unit 110 of FIG. 3A may be configured as a variable DC low-voltage power supply unit (111 of FIG. 1B) so as to control the magnitude of the pulse voltage.

도 2는 종래의 마이크로 펄스 하전 방식의 집진기 전원장치의 주요 파형을 도시한 도면이다. 도 2에서 구간 I은 펄스 출력을 하지 않을 때의 집진기의 전극에 인가되는 직류 고전압 및 직류 전류를 나타낸다. 집진 전극에 인가하고자 하는 바이어스 직류 전압을 특고압 직류 전원부(160)에 의하여 인가하고 있는 상태에서, 저압 반도체 스위치(130)를 도통(ON) 시키면, Cps(116)-Lpr(120)-Cpr(150)-Cep(180)는 공진 회로를 이루며, 도 2의 구간 II와 같이 펄스 전압이 바이어스 직류 전압에 더해지게 된다. 구간 II는 펄스 출력시의 집진기에 인가되는 마이크로 펄스 전압 및 전류 파형을 나타낸다. 도 2의 마이크로 펄스 하전 방식의 집진기 전원 장치의 출력 전압 파형에서, 마이크로 펄스 전압은 분진의 하전 작용을 담당하고, 직류 고전압은 집진 작용을 수행한다. 2 is a view showing a main waveform of a conventional micro-pulse charging type dust collector power supply device. In FIG. 2, the interval I represents the direct current high voltage and direct current applied to the electrodes of the dust collector when the pulse output is not performed. When the low-voltage semiconductor switch 130 is turned ON while the bias DC voltage to be applied to the dust collecting electrode is applied by the extra-high voltage DC power supply unit 160, the Cps 116 -Lpr 120 -Cpr 150 and -Cep 180 constitute a resonance circuit, and a pulse voltage is added to the bias DC voltage as shown in the section II of FIG. Section II shows the micropulse voltage and current waveform applied to the dust collector at the time of pulse output. In the output voltage waveform of the micropulse charged type dust collector power supply device of FIG. 2, the micropulse voltage is responsible for the charging action of the dust, and the DC high voltage performs the dust collecting action.

집진 전극 사이에 일정 전압 이상을 인가하면 프라즈마의 발생이 시작되고, 이 플라즈마 상태를 지나서 시간이 경과함에 따라 아크 상태로 발전하게 된다. 그리고, 인가전압이 클수록 아크 상태까지 발전하는 시간이 줄어든다. 또한, 집진기 플랜트의 조건에 따라 변동하기는 하지만, 인가전압 유지 시간(펄스 전압의 폭)이 짧을수록 아크 상태로 발전시키지 않는 전압의 크기가 커진다. 따라서, 집진 전극에의 인가전압의 펄스폭을 줄일수록 높은 전압을 인가할 수 있고, 그에 따라 보다 강력한 플라즈마 발생이 가능하며, 궁극적으로 분진에의 하전이 더 많이 이루어져 집진 효율이 증대됨을 알 수 있다.When a certain voltage or more is applied between the dust collecting electrodes, the plasma starts to be generated, and the plasma state develops into the arc state as time elapses. The larger the applied voltage, the shorter the time required for the arc to develop. Further, although the voltage fluctuates depending on the conditions of the dust collector plant, the shorter the applied voltage holding time (pulse voltage width), the larger the magnitude of the voltage that does not generate the arc state. Accordingly, it can be seen that as the pulse width of the voltage applied to the dust collecting electrode is reduced, a higher voltage can be applied, thereby enabling more powerful plasma generation and ultimately more charging on dust, .

상기의 설명에 따라, 마이크로 펄스 하전 방식 집진기는 펄스 최대 전압을 직류 고전압 집진기의 전압보다 크게 증대시킬 수 있으므로 강력한 플라즈마를 균일하게 발생시킨다. 따라서, 매우 효과적으로 분진에 전하를 하전(Particle charging)시킬 수 있으므로 집진 성능을 최대로 높일 수 있다. 또한, 펄스 주기의 조정에 의해 역 코로나(Back corona)를 억제할 수 있으므로, 역 코로나에 의한 집진된 분진의 재분산을 방지하는 한편, 전극의 소손을 방지할 수 있다. 또한, 마이크로 펄스 하전 방식 집진기는 집진을 위한 직류 바이어스 전압을 낮출 수 있으므로, 전력 소모가 현격히 줄어든다는 큰 장점을 갖는다.According to the above description, the micro-pulse charge type dust collector uniformly generates a strong plasma because the pulse maximum voltage can be increased to be higher than the voltage of the DC high voltage dust collector. Therefore, it is possible to charge particles to dust very effectively, so that the dust collecting performance can be maximized. In addition, back corona can be suppressed by adjusting the pulse period, thereby preventing redistribution of dust collected by the reverse corona, and preventing burning of the electrode. In addition, since the micropulse charging type dust collector can lower the DC bias voltage for dust collection, the power consumption is greatly reduced.

그러나, 종래의 마이크로 펄스 하전 방식은 집진 효율 개선과 전력 소모 절감이라는 큰 장점을 가짐에도 불구하고, 집진기 전원장치의 구조가 복잡하고 제조원가가 급격히 상승하는 한편, 크기가 크고 무거워서 경제성이 저하된다. 또한, 직류 베이스 전압이 갖는 리플이 부하 조건에 따라 다소 크게 나타나는 경우도 있다.However, although the conventional micro pulse charging method has a great advantage of improving the dust collecting efficiency and reducing power consumption, the structure of the dust collector power supply system is complicated, the manufacturing cost is rapidly increased, and the economical efficiency is reduced due to its large size and heavy weight. Also, the ripple of the DC base voltage may appear somewhat larger depending on the load condition.

본 실시예는, 출력 전압의 리플 특성을 개선하고, 부피 및 중량을 줄여 설치의 자유도를 높일 수 있는 마이크로 펄스 전원 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.The main object of the present embodiment is to provide a micropulse power supply device capable of improving the ripple characteristic of the output voltage and reducing the volume and weight to increase the degree of freedom of installation.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전기집진장치에 마이크로 펄스 전압을 인가하기 위한 마이크로 펄스 전원 장치에 있어서, 3상 교류 전원을 입력받아 정류하는 입력 정류부, 펄스 전압을 생성하는 펄스 전압 발생부 및 직류 전압을 생성하는 직류 전압 발생부를 포함하고, 펄스 전압 발생부는, 입력 정류부의 직류 출력을 고주파 교류전압으로 변환하는 고주파 변환부, 고주파 변환부의 출력을 승압하는 고주파 변압기, 고주파 변압기의 출력을 직류로 변환하여 출력하는 출력 정류부 및 출력 정류부의 직류 출력을 이용하여 펄스 전압을 생성시키는 펄스 생성부를 포함하는 마이크로 펄스 전원 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a micropulse power supply apparatus for applying a micropulse voltage to an electrostatic precipitator, comprising: an input rectifying unit for receiving and rectifying three-phase ac power, a pulse voltage generating unit for generating a pulse voltage, Frequency conversion unit for converting the direct-current output of the input rectification unit into a high-frequency alternating-current voltage, a high-frequency transformer for boosting the output of the high-frequency conversion unit, and a direct-current voltage generating unit for converting the output of the high- And a pulse generator for generating a pulse voltage by using a direct current output of the output rectifier and the output rectifier.

상기 마이크로 펄스 전원 장치의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the micropulse power supply apparatus may further include one or more of the following features.

본 발명의 일 실시예에서, 펄스 생성부는, 출력 정류부의 직류 출력에 의한 공진을 이용하여 펄스 전류를 생성하는 공진 회로부 및 펄스 전류의 흐름을 제어하는 전력 반도체 스위치 및 전력 반도체 스위치에 역병렬로 연결된 제1 다이오드로 구성된 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the pulse generation section includes a resonance circuit section that generates a pulse current by using resonance by a DC output of an output rectification section, a power semiconductor switch that controls the flow of a pulse current, and a power semiconductor switch that is connected in anti- And a switching unit including a switching element composed of a first diode.

본 발명의 일 실시예에서, 스위칭부는, 펄스발생시 집진기내에 단락(즉, 스파크)이 발생한 경우, 스위칭 소자에 펄스 전류가 흐르지 않는 별도의 전류 경로를 제공하도록 스위칭 소자와 병렬로 연결된 제2 다이오드를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the switching unit includes a second diode connected in parallel with the switching element to provide a separate current path in which no pulse current flows in the switching element when a short circuit (i.e., spark) .

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 전기집진장치에 있어서, 3상 교류 전원을 입력받아 정류하는 입력 정류부, 펄스 전압을 생성하는 펄스 전압 발생부, 직류 전압을 생성하는 직류 전압 발생부 및 펄스 전압 발생부 및 직류 전압 발생부로부터 직류 전압 및 펄스 전압을 공급받아 분진을 제거하는 전기집진기를 포함하고, 펄스 전압 발생부는, 입력 정류부의 직류 출력을 고주파 교류전압으로 변환하는 고주파 변환부, 고주파 변환부의 출력을 승압하는 고주파 변압기, 고주파 변압기의 출력을 직류로 변환하여 출력하는 출력 정류부 및 출력 정류부의 직류 출력을 이용하여 펄스 전압을 생성시키는 펄스 생성부를 포함하는 전기집진장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electric dust collector comprising an input rectifier for receiving and rectifying three-phase AC power, a pulse voltage generator for generating a pulse voltage, a DC voltage generator for generating a DC voltage, And an electrostatic precipitator that receives the DC voltage and the pulse voltage from the DC voltage generating unit and removes dust. The pulse voltage generating unit includes a high frequency converting unit for converting the DC output of the input rectifying unit into a high frequency AC voltage, And a pulse generator for generating a pulse voltage by using a direct current output of the output rectifier and an output rectifier for converting an output of the high frequency transformer into a direct current and outputting the direct current.

상기 전기집진장치의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the electric dust collector may further include one or more of the following features.

본 발명의 일 실시예에서, 전기집진기에 대한 전압 공급 방식에 있어서, DC 연속 하전 방식, 간헐적 하전 방식 또는 마이크로 펄스 하전 방식 중 어느 하나를 이용하여 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 펄스 전압 및 직류 전압의 발생을 제어하는 전원장치 제어부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the voltage supplying method for the electrostatic precipitator, the pulse voltage and the DC voltage are set so that any one of the DC continuous charging method, the intermittent charging method and the micro pulse charging method can be selected. And a power supply controller for controlling generation of the power supply.

본 발명의 일 실시예에서, 펄스 생성부는, 출력 정류부의 직류 출력에 의한 공진을 이용하여 펄스 전류를 생성하고, 전기집진기에 펄스 전압을 인가하는 공진 회로부 및 펄스 전류의 흐름을 제어하는 전력 반도체 스위치 및 전력 반도체 스위치에 역병렬로 연결된 제1 다이오드로 구성된 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the pulse generating section includes: a resonance circuit section for generating a pulse current using resonance by the direct current output of the output rectifying section, applying a pulse voltage to the electrostatic precipitator, and a power semiconductor switch And a switching element comprising a first diode connected in anti-parallel to the power semiconductor switch.

본 발명의 일 실시예에서, 스위칭부는, 전기집진기에서 스파크가 발생한 경우 스위칭 소자에 펄스 전류가 흐르지 않는 별도의 전류 경로를 제공하도록 스위칭 소자와 병렬로 연결된 제2 다이오드를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the switching unit includes a second diode connected in parallel with the switching element to provide a separate current path in which no pulse current flows in the switching element when a spark occurs in the electrostatic precipitator.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 고주파 인버터를 적용하여 전원 장치에 사용되는 변압기 및 리액터의 크기가 현저히 감소하여 마이크로 펄스 전원 장치의 크기가 현저히 줄어들게 되며 산업 현장에 적용이 용이해지는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, the size of the transformer and the reactor used in the power supply device is remarkably reduced by applying the high-frequency inverter, so that the size of the micropulse power supply device is remarkably reduced and the application to the industrial field is facilitated .

또한, 출력 전압의 리플이 감소하여 안정적인 하전과 집진이 가능하고, 이로 인해 집진 효율이 향상되는 효과가 있다.In addition, the ripple of the output voltage is reduced, so that stable charging and dust collection are possible, and the dust collection efficiency is improved.

또한, 집진기에서 스파크 발생시 별도의 전류 순환 경로를 제공하여 고전압부에 위치하는 펄스 성형 스위치를 고전류에 의한 손상으로부터 보호할 수 있다. In addition, when the dust collector generates a spark, it is possible to provide a separate current circulation path, thereby protecting the pulse-forming switch located at the high voltage section from damage due to high current.

도 1a 및 도 1b는 종래의 펄스 변압기 방식의 마이크로 펄스 하전 집진기 전원 장치의 구성도를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 마이크로 펄스 하전 방식의 집진기 전원장치의 주요 파형을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 전원 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 전원 장치에서 교류 전압으로부터 직류 전압을 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 전원 장치를 이용한 전기 집진기의 회로도이다.
도 6은 집진기에서 스파크가 발생하는 경우에 전류 경로를 표시한 회로도이다.FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a conventional micropulse charging and discharging system power supply device of a pulse transformer type.
2 is a view showing a main waveform of a conventional micro-pulse charging type dust collector power supply device.
3 is a block diagram of a micropulse power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a process of outputting a DC voltage from an AC voltage in a micropulse power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of an electrostatic precipitator using a micropulse power supply device according to an embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram showing a current path when a spark occurs in the dust collector.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. Throughout the specification, when an element is referred to as being "comprising" or "comprising", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise . In addition, '... Quot ;, " module ", and " module " refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 전원 장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a micropulse power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 전원 장치에서 교류 전압으로부터 직류 전압을 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a process of outputting a DC voltage from an AC voltage in a micropulse power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 마이크로 펄스 전원 장치(10)는 3상 교류 전원(100), 입력 정류부(200), 펄스 전압 발생부(300) 및 직류 전압 발생부(400)를 포함한다. 3, a micro-pulse power supply apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a three-phase AC power source 100, an input rectifier 200, a pulse voltage generator 300, and a DC voltage generator 400 ).

3상 교류 전원(100)은 마이크로 펄스 전원 장치(10)에서 마이크로 펄스 전압을 생성하기 위한 전압 공급원에 해당한다. 본 발명의 일 실시예에서, 하나의 3상 교류 전원(100)에 펄스 전압 발생부(300)와 직류 전압 발생부(400)가 병렬로 연결되는 형태로, 단일 전원을 이용하여 직류 전압과 펄스 전압을 각각 출력할 수 있다. The three-phase alternating current power supply 100 corresponds to a voltage source for generating a micropulse voltage in the micropulse power supply device 10. In one embodiment of the present invention, a pulse voltage generator 300 and a DC voltage generator 400 are connected in parallel to one three-phase AC power supply 100, Respectively.

입력 정류부(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 3상 교류 전원(100)으로부터 공급받은 교류 전압을 정류한다. 정류부(200)는 다이오드 및 콘덴서 등을 포함하는 회로로 구성될 수 있다. 정류부(200) 후단에는 리액터 등을 포함하는 평활화부가 연결되어 정류된 전압을 평활시킬수도 있다.The input rectifier 200 rectifies the AC voltage supplied from the three-phase AC power supply 100, as shown in Fig. The rectifying unit 200 may be a circuit including a diode, a capacitor, and the like. A smoothing unit including a reactor or the like may be connected to the rear end of the rectifying unit 200 to smooth the rectified voltage.

펄스 전압 발생부(300)는 부하에 공급될 펄스 전압을 발생시킨다. 펄스 전압 발생부(300)는 제1 고주파 변환부(310), 제1 고주파 변압기(320), 제1 출력 정류부(330) 및 펄스 생성부(340)를 포함하여 구성된다.The pulse voltage generator 300 generates a pulse voltage to be supplied to the load. The pulse voltage generator 300 includes a first high frequency transformer 310, a first high frequency transformer 320, a first output rectifier 330, and a pulse generator 340.

제1 고주파 변환부(310), 제1 고주파 변압기(320) 및 제1 출력 정류부(330)는 3상 교류 전원(100)으로부터 전원을 공급받아 펄스 생성부(340)에 직류 고전압을 출력한다. 즉, 제1 고주파 변환부(310), 제1 고주파 변압기(320) 및 제1 출력 정류부(330)가 직류 고전압을 출력하는 하나의 전원부와 같이 동작한다(이하, 제1 고주파 변환부(310), 제1 고주파 변압기(320) 및 제1 출력 정류부(330)를 제1 전원부라 통칭한다). The first high frequency transformer 310, the first high frequency transformer 320 and the first output rectifier 330 receive power from the three-phase AC power source 100 and output a DC high voltage to the pulse generator 340. That is, the first high frequency transformer 310, the first high frequency transformer 320, and the first output rectifier 330 operate as a single power supply unit that outputs a DC high voltage (hereinafter referred to as a first high frequency transformer 310) The first high frequency transformer 320, and the first output rectifier 330 are collectively referred to as a first power supply).

제1 고주파 변환부(310)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 정류된 전압을 높은 스위칭 주파수를 이용하여 고주파 교류전압으로 변환한다. 예컨대, 20 ~ 200 kHz의 주파수를 이용하여 고주파 교류전압으로 변환할 수 있다. 제1 고주파 변환부(310)는 IGBT 또는 FET와 같은 전력 반도체 스위치 소자들 및 다이오드들을 포함하는 회로로 구성될 수 있다. The first high-frequency conversion unit 310 converts the rectified voltage into a high-frequency alternating-current voltage using a high switching frequency, as shown in FIG. For example, a high frequency AC voltage can be converted using a frequency of 20 to 200 kHz. The first high-frequency conversion unit 310 may be composed of a circuit including power semiconductor switch elements such as an IGBT or a FET and diodes.

제1 고주파 변환부(310)는 본 발명의 여러 실시예에 따라 푸쉬-풀(Push-pull) 방식, 하프 브릿지(Half-bridge) 방식, 풀 브릿지(Full-bridge) 방식 등을 적용하여 다양하게 구성될 수 있으며, 장치에서 요구되는 성능 및 출력 레벨에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 제1 고주파 변환부(310)에 풀 브릿지 방식을 적용하는 경우, 하프 브릿지 방식보다 복잡도가 커지지만 더 높은 전력 레벨을 갖는 전압을 출력할 수 있다.The first high-frequency transform unit 310 may be implemented by various methods such as a push-pull method, a half-bridge method, and a full-bridge method according to various embodiments of the present invention And can be determined according to the performance and the output level required in the apparatus. For example, when the full bridge mode is applied to the first high frequency conversion unit 310, a voltage having a higher complexity than the half bridge mode but a higher power level can be output.

제1 고주파 변압기(320)는 제1 고주파 변환부(310)에서 출력되는 고주파 교류전압을 승압한다. 제1 출력 정류부(330)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 승압된 고주파 교류전압을 정류하여 펄스 생성부(340)로 출력한다. 즉, 직류 고전압을 출력하여 펄스 생성부(340)에 공급한다.The first high frequency transformer 320 boosts the high frequency AC voltage output from the first high frequency transformer 310. The first output rectifying unit 330 rectifies the boosted high frequency AC voltage and outputs it to the pulse generating unit 340, as shown in FIG. That is, it outputs the DC high voltage and supplies it to the pulse generating unit 340.

펄스 생성부(340)는 제1 전원부에서 출력된 직류 고전압을 바탕으로 펄스 전압을 생성한다. 구체적으로, 제1 전원부에서 출력되는 전압은 제1 전원부와 병렬로 연결된 커패시터에 축적되고, 펄스 생성부(340)는 축적된 전압을 이용하여 부하(집진기)에 공급될 펄스 전압을 생성한다. 생성한 펄스 전압은 마이크로 펄스 전원 장치(10)와 연결된 부하에 공급한다. 본 발명의 일 실시예에서, 펄스 생성부(340)는 공진회로부(341) 및 스위칭부(342)를 포함하여 구성될 수 있다.The pulse generating unit 340 generates a pulse voltage based on the DC high voltage output from the first power supply unit. Specifically, the voltage output from the first power supply unit is accumulated in a capacitor connected in parallel with the first power supply unit, and the pulse generating unit 340 generates a pulse voltage to be supplied to the load (dust collector) by using the accumulated voltage. The generated pulse voltage is supplied to a load connected to the micro-pulse power supply device 10. [ In one embodiment of the present invention, the pulse generating unit 340 may include a resonant circuit unit 341 and a switching unit 342.

공진회로부(341)는 제1 출력 정류부(330)의 직류 출력에 의한 공진을 이용하여 사인파 형태의 공진 전류를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 공진회로부(341)는 직렬로 연결된 공진 인덕터와 공진 커패시터를 포함하며, 스위칭부(342)에 포함된 스위칭 소자의 온/오프에 의해 공진 전류가 제어될 수 있다.The resonance circuit unit 341 generates a resonance current of a sinusoidal waveform using the resonance due to the direct current output of the first output rectification unit 330. In one embodiment of the present invention, the resonant circuit portion 341 includes resonant inductors and resonant capacitors connected in series, and the resonant current can be controlled by turning on / off the switching elements included in the switching portion 342. [

스위칭부(342)는 공진회로부(341)에 흐르는 공진 전류의 흐름을 제어한다. 스위칭부(342)는 공진 전류의 흐름을 제어하는 전력 반도체 스위치 및 전력 반도체 스위치와 역병렬 연결된 다이오드로 구성된 스위칭 소자를 포함한다. 또한, 스위칭부(342)는 고전압 스위칭 소자를 고전류에 의한 손상으로부터 보호하기 위해 별도의 전류 순환 회로를 형성하도록 하는 다이오드를 더 포함할 수 있다. The switching unit 342 controls the flow of the resonant current flowing in the resonant circuit unit 341. The switching section 342 includes a switching element composed of a power semiconductor switch for controlling the flow of the resonant current and a diode connected in anti-parallel with the power semiconductor switch. In addition, the switching unit 342 may further include a diode for forming a separate current circulating circuit for protecting the high voltage switching device from damage by a high current.

직류 전압 발생부(400)는 3상 교류 전원(100)에서 공급되는 전압을 이용하여 직류 고전압을 발생시킨다. 직류 전압 발생부(400)에서 출력되는 직류 고전압은 마이크로 펄스 전원 장치(10)와 연결된 부하에 공급된다. The DC voltage generating unit 400 generates a DC high voltage using the voltage supplied from the three-phase AC power supply 100. The DC high voltage output from the DC voltage generating section 400 is supplied to a load connected to the micropulse power supply apparatus 10.

직류 전압 발생부(400)는 제2 고주파 변환부(410), 제2 고주파 변압기(420), 제2 출력 정류부(430)를 포함하며, 각 구성은 펄스 전압 발생부(300)의 대응되는 구성과 동일하게 동작한다. 즉, 제2 고주파 변환부(410), 제2 고주파 변압기(420) 및 제2 출력 정류부(430)가 직류 고전압을 출력하는 하나의 전원부와 같이 동작한다(이하, 제2 전원부라 통칭한다). The DC voltage generating unit 400 includes a second high frequency converting unit 410, a second high frequency transformer 420 and a second output rectifying unit 430. The DC voltage generating unit 400 has a configuration corresponding to that of the pulse voltage generating unit 300 . That is, the second high-frequency converting unit 410, the second high-frequency transformer 420, and the second output rectifying unit 430 operate as one power supply unit that outputs a DC high voltage (hereinafter, referred to as a second power supply unit).

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 고주파 변환부(410)는 정류된 전압을 고주파 교류 전력으로 변환하고, 제2 고주파 변압기(420)는 고주파 교류 전력을 승압하며, 제2 출력 정류부(430)는 승압된 고주파 교류 전력을 직류 고전압으로 정류한다.4, the second high frequency converting unit 410 converts the rectified voltage into the high frequency AC power, the second high frequency transformer 420 boosts the high frequency AC power, the second output rectifying unit 430, Rectifies the boosted high frequency AC power to a DC high voltage.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 전원 장치(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 펄스 전압 생성을 위한 펄스 전압 발생부(300)와 직류 고전압 생성을 위한 직류 전압 발생부(400)를 서로 분리시켜 독립적으로 구성함으로써 직류 고전압과 펄스 전압을 독립적으로 제어한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전기집진기에 전원을 공급함에 있어서, 직펄스 전압 발생부(300)와 직류 전압 발생부(400)를 각각 제어하여 마이크로 펄스 하전 방식뿐 아니라 DC 연속 하전 방식 또는 간헐식 하전 방식까지 모두 사용이 가능하다.3, a micropulse power supply apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a pulse voltage generator 300 for generating a pulse voltage, a DC voltage generator 400 for generating a DC high voltage, So that the DC high voltage and the pulse voltage are independently controlled. That is, according to an embodiment of the present invention, when supplying power to the electrostatic precipitator, the direct-pulse voltage generating unit 300 and the direct-current voltage generating unit 400 are controlled, respectively, Or intermittent charging method can be used.

또한, 직류 고전압과 펄스 전압 발생에 각기 별도의 전원을 사용하는 것이 아니라 단일 전원에 펄스 전압 발생부(300) 및 직류 전압 발생부(400)가 연결되어 직류 고전압 및 펄스 전압을 발생시키게 되므로, 장치의 구성이 단순해지고 부피가 줄어든다.In addition, the pulse voltage generator 300 and the DC voltage generator 400 are connected to a single power source to generate a DC high voltage and a pulse voltage instead of using separate power sources for DC high voltage and pulse voltage generation, The configuration of the apparatus is simplified and the volume is reduced.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 전원 장치를 이용한 전기집진장치의 회로도이다.5 is a circuit diagram of an electrostatic precipitator using a micropulse power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 상술한 바와 같은 마이크로 펄스 전원 장치(10)가 적용되는 전기집진기의 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of the electrostatic precipitator to which the micro-pulse power supply apparatus 10 as described above is applied will be described.

집진기(20,Electrostatic precipitator; ESP)는 마이크로 펄스 전원 장치(10)의 출력을 이용해 분진을 제거한다. 집진부(20)는 방전극과 집진판 사이에 코로나 개시전압 이상의 직류전압을 형성한 후 짧은 폭의 펄스 전압을 중첩하여 인가하여 분진을 제거할 수 있다. 이때 직류전압은 방전극과 집진판 사이에 고정전계를 형성하고, 집진판에 포집된 분진의 재비산을 방지할 수 있다. 펄스 전압은 가변적인 펄스주파수를 포함할 수 있으며, 부유분진을 대전시켜 집진판으로 이동시킬 수 있다.An electrostatic precipitator (ESP) 20 removes dust using the output of the micropulmonary power supply 10. The dust collecting unit 20 can remove dust by applying a DC voltage of at least a corona starting voltage between the discharge electrode and the dust collecting plate, and then by applying a pulse voltage having a short width. At this time, the DC voltage forms a fixed electric field between the discharge electrode and the dust collecting plate, so that the dust collected on the dust collecting plate can be prevented from being re-scattered. The pulse voltage may include a variable pulse frequency, and the suspended dust may be charged and moved to the collection plate.

집진부(20) 본체는 배기가스에 포함된 분진을 포집하기 위한 전기 집진이 수행되는 공간으로서, 배기가스가 유입되는 입구, 배기가스에 포함된 분진이 포집되는 집진 공간 및 배기가스가 배출되는 출구를 포함한다.The main body of the dust collecting unit 20 is a space in which electric dust collection for collecting dust contained in the exhaust gas is performed and includes an inlet through which the exhaust gas flows, a dust collecting space in which dust contained in the exhaust gas is collected and an outlet through which the exhaust gas is discharged .

배기가스에 포함된 분진이 포집되는 집진공간은 복수개의 집진실로 구성될 수 있다. 각 집진실에는 분진을 음극으로 대전시키는 복수개의 방전극 및 양극으로 대전되어 분진을 포집하는 집진판이 설치되고, 각 집진실 별로 각 집진실에 직류 고전압 및 펄스 전압을 인가하기 위해 마이크로 펄스 전원 장치(10)가 설치된다.The dust collecting space in which the dust contained in the exhaust gas is collected may be constituted by a plurality of dust collecting chambers. Each of the dust collecting chambers is provided with a plurality of discharge electrodes for charging the dust to the cathode, and a dust collecting plate for collecting the dust by being charged with the positive electrode. In order to apply a DC high voltage and a pulse voltage to the dust collecting chambers, Is installed.

방전극은 마이크로 펄스 전원 장치에 의해 직류 고전압 및 펄스 전압이 인가되면 코로나 방전에 의한 이온화 현상을 통해 음이온을 발생시키는 것으로서, 철선 또는 강체 형태로 이루어질 수 있다. 방전극에서 발생된 음이온은 기류 중으로 흘러 입자와 충돌하게 되어, 분진을 음이온으로 대전시킨다. 음이온으로 하전된 분진 입자는 집진판으로 이동하게 된다.The discharge electrode generates negative ions through ionization by corona discharge when a DC high voltage and a pulse voltage are applied by a micropulse power supply device, and can be formed in the form of a wire or a rigid body. The anions generated in the discharge electrode flow into the airflow to collide with the particles, thereby charging the dust with anions. The dust particles charged by the anion are moved to the dust collecting plate.

집진판은 접지로 대전되어 음이온으로 하전된 분진입자를 흡착한다. 일 실시예에서, 집진판은 판 형상으로 이루어질 수 있다.The dust collecting plate is charged to the ground and adsorbs dust particles charged with negative ions. In one embodiment, the collection plate may be plate-shaped.

마이크로 펄스 전원 장치(10)는 집진부(20) 본체에 직류 전압 및 펄스 전압을 인가함으로써 본체 내에서 방전을 통해 전기 집진이 수행되도록 한다.The micropulse power supply apparatus 10 applies DC voltage and pulse voltage to the main body of the dust collecting unit 20 to perform electrostatic dust collection through discharging in the main body.

도 3을 참조하여 설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 다른 마이크로 펄스 전원 장치(10)는 3상 교류 전원(100), 정류부(200), 펄스 전압 발생부(300) 및 직류 전압 발생부(400)를 포함하며, 마이크로 펄스 전원 장치(10)로부터 출력되는 전압은 집진부(20)에 공급된다.3, the micropulse power supply apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a three-phase AC power source 100, a rectifier 200, a pulse voltage generator 300, And a voltage output from the micropulmonar power supply device 10 is supplied to the dust collecting unit 20.

3상 교류 전원(100)은 마이크로 펄스 전원 장치(10)의 전압원에 해당한다. 마이크로 펄스 전원 장치(10)는 3상 교류 전원(100)으로부터 출력되는 교류 전압을 이용하여 집진부(20)에 인가될 마이크로 펄스 전압을 생성한다.The three-phase alternating current power supply 100 corresponds to the voltage source of the micropulse power supply device 10. The micropulse power supply apparatus 10 generates a micropulse voltage to be applied to the dust collecting unit 20 by using the alternating voltage output from the three-phase alternating current power supply 100.

정류부(200)는 3상 교류 전원(100)의 출력을 정류한다.The rectifying unit 200 rectifies the output of the three-phase AC power supply 100.

펄스 전압 발생부(300)는 집진실의 집진판에 인가되는 펄스 전압을 공급한다. 펄스 전압 발생부(300)는 교류 전압을 이용하여 직류 전압을 발생시키는 구성으로 제1 고주파 변환부(310), 제1 고주파 변압기(320) 및 제1 출력 정류부(330)를 포함하고, 직류 전압을 이용하여 펄스를 생성하기 위한 구성으로 펄스 생성부(340)를 포함한다. 펄스 생성부(340)는 공진 회로부(341) 및 스위칭부(342)를 포함하여 구성된다.The pulse voltage generator 300 supplies the pulse voltage applied to the dust collecting plate of the dust collecting chamber. The pulse voltage generating unit 300 includes a first high frequency converting unit 310, a first high frequency transformer 320, and a first output rectifying unit 330. The first high frequency converting unit 310 and the first output rectifying unit 330 generate a DC voltage using an AC voltage. And a pulse generating unit 340 for generating a pulse using the pulse generating unit 340. The pulse generating unit 340 includes a resonant circuit unit 341 and a switching unit 342.

제1 고주파 변환부(310)는 적어도 하나의 전력 반도체 스위치 소자로 구성되어, 외부로부터 입력되는 전압을 고주파 교류전압으로 변환한다. 제1 고주파 변환부(310)는 IGBT나 FET 등의 전력 반도체 스위치 소자를 이용하여 스위칭 속도를 높임으로써 고주파 교류전압을 구현할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 입력되는 전압을 고주파 교류전압으로 변환하기 때문에, 종래의 마이크로 펄스 전원 장치에서 사용하던 크기가 큰 고전압 변압기 대신 현저하게 크기가 줄어든 고주파 변압기를 사용할 수 있게 되며, 리액터류의 크기 또한 줄어들어 전체적인 전원 장치의 크기가 감소하게 된다. The first high-frequency conversion unit 310 is composed of at least one power semiconductor switch element, and converts a voltage input from the outside into a high-frequency AC voltage. The first high frequency conversion unit 310 can realize a high frequency AC voltage by increasing the switching speed by using a power semiconductor switch element such as an IGBT or an FET. In an embodiment of the present invention, since an input voltage is converted into a high frequency AC voltage, a high frequency transformer having a remarkably reduced size can be used instead of a high voltage transformer used in a conventional micropulse power supply, The size of the entire power supply unit is reduced.

제1 고주파 변환부(310)는 펄스 전압을 발생시키는 동안 집진부(20)에서 스파크가 발생하는 경우에 제1 고주파 변환부(310)를 보호하기 위해 인버터 게이트 차단부(미도시)를 포함할 수 있다. 인버터 게이트 차단부는 제1 고주파 변환부(310)를 구성하는 전력 반도체 스위치 소자의 게이트에 연결된다. 인버터 게이트 차단부는 제1 고주파 변환부(310)의 안전성을 확보하기 위하여, 펄스 전압을 발생시키는 시간 동안 전력 반도체 스위치 소자의 게이트를 강제적으로 차단하여 제1 고주파 변환부(310)를 집진부(20) 스파크에 의한 고전류로부터 보호할 수 있다.The first high frequency conversion unit 310 may include an inverter gate blocking unit (not shown) to protect the first high frequency conversion unit 310 when a spark occurs in the dust collecting unit 20 during the generation of the pulse voltage have. The inverter gate blocking unit is connected to the gate of the power semiconductor switch element constituting the first high-frequency conversion unit 310. The inverter gate breaking unit forcibly cuts off the gate of the power semiconductor switch element for the time for generating the pulse voltage so as to secure the safety of the first high frequency converting unit 310 to the first high frequency converting unit 310, Can be protected against high currents caused by sparks.

제1 고주파 변압기(320)는, 제2 고주파 변환부(310)로부터 공급되는 교류전압을 승압시킨다. 제1 출력 정류부(330)는 승압된 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하여 펄스 생성부(340)에 출력한다. 제1 고주파 변압기(320)의 입력측에 누설 리액턴스 및 기생 커패시턴스에 의한 공진을 방지하는 교류 리액터가 직렬로 접속될 수 있다.The first high frequency transformer 320 boosts the alternating voltage supplied from the second high frequency converting unit 310. The first output rectifier 330 rectifies the boosted AC voltage, converts it into a DC voltage, and outputs the DC voltage to the pulse generator 340. An AC reactor for preventing resonance due to a leakage reactance and a parasitic capacitance may be connected in series to the input side of the first high frequency transformer 320.

도 5에 도시된 것과 같이, 제1 전원부와 펄스를 생성하는 펄스 생성부(340) 사이에는 도면과 같이 커패시터(Cs)가 연결될 수 있다. 제1 출력 정류부(330)의 출력을 이용하여 커패시터(Cs)가 충전되고, 충전된 전압을 공진회로부(341)에 방전함으로써 집진판에 펄스 전압이 인가되도록 한다.As shown in FIG. 5, a capacitor Cs may be connected between the first power supply unit and the pulse generating unit 340 that generates a pulse, as shown in the figure. The capacitor Cs is charged using the output of the first output rectifying unit 330 and the charged voltage is discharged to the resonance circuit unit 341 so that the pulse voltage is applied to the dust collecting plate.

공진회로부(341)는 직렬로 연결된 공진 커패시터(Cc)와 공진 인덕터(Lr)를 포함한다. 스위칭부(342)에 의해 제1 출력 정류부(330)의 전압이 공진회로부(341)에 공급됨에 따라 공진 커패시터(Cc), 공진 인덕터(Lr) 및 집진부(20)를 포함하는 폐회로를 형성하여, 공진 커패시터(Cc)에 충전되어 있던 전압에 의한 사인파 형태의 공진 전류가 흐르도록 한다. 공진 회로부(341)를 통해 생성된 공진 전류는 집진부(20)에 흐르며 펄스 전압을 공급한다.The resonance circuit portion 341 includes a resonance capacitor Cc and a resonance inductor Lr connected in series. The voltage of the first output rectifying section 330 is supplied to the resonant circuit section 341 by the switching section 342 to form a closed circuit including the resonant capacitor Cc, the resonant inductor Lr and the dust collecting section 20, So that a sinusoidal resonance current due to the voltage charged in the resonance capacitor Cc flows. The resonance current generated through the resonance circuit unit 341 flows to the dust collecting unit 20 and supplies a pulse voltage.

스위칭부(342)는 공진 전류의 흐름을 제어하는 전력 반도체 스위치 및 전력 반도체 스위치에 역병렬로 연결된 다이오드로 구성된 스위칭 소자(HVS)를 포함한다. 스위칭 소자(HVS)를 구성하는 전력 반도체 스위치 소자는, 일단이 제1 출력 정류부(330)와 연결되고, 타단이 공진회로부(314)의 커패시터(Cs)와 연결되어, 커패시터(Cs)에 충전되어 있는 전압이 소정의 펄스 주파수를 갖는 펄스 형태로 집진판에 방전되도록 한다. 즉, 스위칭 소자(HVS)는 온오프 동작을 통해 직류 전압을 공진회로부(341)에 공급하고, 온(ON) 상태에서 커패시터(Cs)에 충전되어 있는 전압이 펄스 전압 형태로 집진판에 인가되도록 한다. The switching unit 342 includes a switching element HVS composed of a power semiconductor switch for controlling the flow of the resonant current and a diode connected in anti-parallel to the power semiconductor switch. The power semiconductor switch element constituting the switching element HVS has one end connected to the first output rectifying section 330 and the other end connected to the capacitor Cs of the resonant circuit section 314 to be charged in the capacitor Cs So that the voltage is discharged to the dust collecting plate in the form of a pulse having a predetermined pulse frequency. That is, the switching element HVS supplies the DC voltage to the resonance circuit portion 341 through the ON / OFF operation and applies the voltage charged in the capacitor Cs in the ON state to the dust collecting plate in the form of pulse voltage .

본 발명의 일 실시예에서, 스위칭부(342)는 제2 고주파 변압기(420)의 2차단, 즉, 고전압부에 위치하여 직류 고전압을 이용하여 펄스를 형성하므로 부피가 큰 펄스 변압기를 사용하지 않고도 집진기에 고전압 펄스를 공급할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the switching unit 342 forms a pulse using the direct current high voltage, which is located in the two high-voltage portions of the second high-frequency transformer 420, The high voltage pulse can be supplied to the dust collector.

스위칭 소자(HVS)는 온 상태일 때 공진회로부(341) 및 부하(집진기)를 포함하는 폐회로(Closed Loop)를 형성함으로써 공진 전류가 흐르도록 하여 부하에 펄스 전압을 공급하고, 오프 상태일 때 개방회로(Open Loop)를 형성함으로써 공진 전류의 흐름을 차단한다.The switching element HVS supplies a pulse voltage to the load by causing a resonant current to flow by forming a closed loop including the resonant circuit portion 341 and the load (dust collector) when the switching element HVS is in the ON state, Circuit (Open Loop) is formed to block the flow of the resonance current.

또한, 스위칭부(342)는 집진부(20)에서 발생되는 스파크에 의해 집진기로부터 유입되는 짧은 폭의 고압 펄스 전압으로 인한 고전류를 차단하여 스위칭 소자를 보호하기 위해, 스위칭 소자와 병렬로 연결된 다이오드(DF)를 더 포함할 수 있다. 집진부(20)에서 스파크가 발생하는 경우는, 집진부(20)의 커패시터(Cep)가 접지되는 경우를 말하는데 이 경우 회로에는 안정적인 하전이 이루어질 때보다 큰 전류가 흐르게 된다. 다이오드(DF)는 집진부(20)에서 스파크가 발생되는 경우, 별도의 제어부에 의한 처리 없이도 새로운 전류 순환 경로를 제공하여 발생된 스파크로부터 스위칭 소자(HVS)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. In order to protect the switching device by blocking the high current due to the short-width high-voltage pulse voltage flowing from the dust collector by the spark generated in the dust collecting part 20, the switching part 342 is connected to a diode DF ). When a spark occurs in the dust collecting unit 20, the capacitor Pocket of the dust collecting unit 20 is grounded. In this case, a larger current flows in the circuit than when a stable charging is performed. The diode DF may serve to protect the switching device HVS from the generated spark by providing a new current circulation path without a separate control unit when a spark is generated in the dust collecting unit 20. [

도 6은 집진기에서 스파크가 발생하는 경우에 전류 경로를 표시한 회로도이다.6 is a circuit diagram showing a current path when a spark occurs in the dust collector.

도 6에 도시된 바와 같이, 집진기에서 스파크가 발생하면, 발생된 스파크에 의한 고전류는 A경로를 다라 다이오드(DF)로 흐르게 되며, 스위칭 소자(HVS)에 영향을 미치지 않게 된다.As shown in FIG. 6, when a spark occurs in the dust collector, the high current generated by the spark flows along the path A to the diode DF, and does not affect the switching device HVS.

직류 전압 발생부(400)는 음의 직류 전압을 발생시켜 집진실에 포함되어 있는 방전극에 음의 직류 전압을 공급한다. 직류 전압 발생부(400)는 제2 고주파 변환부(410), 제2 고주파 변압기(420) 및 제2 출력 정류부(430)를 포함하여 교류 전원을 이용해 직류 고전압을 출력한다.The DC voltage generating unit 400 generates a negative DC voltage to supply a negative DC voltage to the discharge electrode included in the dust collecting chamber. The DC voltage generating unit 400 includes a second high frequency converting unit 410, a second high frequency transformer 420, and a second output rectifying unit 430 and outputs a DC high voltage using an AC power source.

제2 고주파 변환부(410)는 적어도 하나의 전력 반도체 스위치 소자로 구성되며, 외부로부터 입력되는 전압을 고주파 교류전압으로 변환한다. 제2 고주파 변환부(410)는 IGBT나 FET 등의 전력 반도체 스위치 소자를 이용하여 스위칭 속도를 높임으로써 고주파 교류전압을 구현할 수 있다. The second high-frequency conversion unit 410 is composed of at least one power semiconductor switch element, and converts a voltage input from the outside into a high-frequency AC voltage. The second high-frequency conversion unit 410 can realize a high-frequency AC voltage by increasing the switching speed by using a power semiconductor switch element such as an IGBT or an FET.

제2 고주파 변압기(420)는, 제2 고주파 변환부(410)로부터 공급되는 교류전압을 승압시킨다. 즉, 제2 고주파 변압기(420)는 제2 고주파 변환부(410)로부터 공급되는 수백V의 전압을 수십KV의 전압으로 승압시킨다. The second high frequency transformer (420) boosts the alternating voltage supplied from the second high frequency transforming unit (410). That is, the second high-frequency transformer 420 boosts the voltage of several hundred V supplied from the second high-frequency conversion unit 410 to a voltage of several tens KV.

제2 출력 정류부(430)는 승압된 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제2 출력 정류부(430)는 제2 고주파 변압기(420)에 의해 승압된 교류 전압을 정류하여 음(-)의 직류 전압으로 변환한다. 제2 출력 정류부(430)에서 출력되는 직류 고전압은 집진부(20)와 연결되어, 집진부(20)의 방전극에 인가된다.The second output rectifier 430 rectifies the boosted AC voltage to convert it into a DC voltage. In an embodiment of the present invention, the second output rectifier 430 rectifies the AC voltage boosted by the second high-frequency transformer 420 and converts the rectified AC voltage into a negative DC voltage. The direct current high voltage outputted from the second output rectifying section 430 is connected to the dust collecting section 20 and is applied to the discharge electrode of the dust collecting section 20.

도 5에서는 고주파 변환부(310, 410)를 구현하기 위해 풀 브릿지 방식을 적용한 경우를 도시하였으나, 이러한 고주파 변환부(310, 410)의 구조는 예시적인 것이며, 스위칭 소자를 사용하여 고주파 교류전압을 출력할 수 있는 방식이면 어떠한 방식이라도 적용 가능하다. 5 shows a case where a full bridge system is applied to implement the high frequency converters 310 and 410. However, the structure of the high frequency converters 310 and 410 is merely an example, and a high frequency AC voltage Any method that can output can be applied.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 부피가 현저하게 감소한 마이크로 펄스 전원 장치(10)를 구현할 수 있다. 기존의 마이크로 펄스 전원 장치는, 장치의 크기로 인하여 별도의 제어반을 필요로 하고 가격 또한 고가에 해당하였으나, 본 발명의 일 실시에에 의하면, 일체형의 전원장치를 구현할 수 있고, 기존의 장비에 비해 가격을 낮출 수 있게 된다. 또한, 펄스 변압기를 필요로 하지 않기 때문에 경량화되어 전원 장치의 교체가 용이하다. According to an embodiment of the present invention, a micropulse power supply apparatus 10 having a significantly reduced volume can be realized. Conventional micropulse power supply devices require a separate control panel due to the size of the device and are expensive. However, according to one embodiment of the present invention, an integrated power supply device can be realized, You can lower the price. In addition, since a pulse transformer is not required, it is lightweight and the power supply unit can be easily replaced.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 펄스 전원 장치를 전기 집진기에 적용함으로써, 본체에 인가되는 직류 전압을 이용하여 방전극과 집진판 사이의 기본 전계를 형성 및 유지시켜 대전된 분진의 이동 전계를 형성시키고, 집진판에 포집되어 있는 분진의 재비산을 방지할 수 있게 된다. 또한, 본체에 인가되는 펄스 전압을 통해 부유 분진을 대전시켜 전기적 극성을 갖게 함으로써 부유분진이 이동전계를 통해서 집진판으로 이동하게 한다. 이로 인해 전체적으로 분진 포집이 안정적으로 유지될 수 있다.As described above, by applying the micropulse power supply device according to the present invention to an electrostatic precipitator, a basic electric field between the discharge electrode and the dust collecting plate is formed and maintained by using the DC voltage applied to the main body to form a moving electric field of charged dust , It is possible to prevent the dust scattered on the dust collecting plate from being re-scattered. In addition, the floating dust is charged through the pulse voltage applied to the main body to have electrical polarity, so that the floating dust moves to the dust collecting plate through the moving electric field. As a result, dust collection can be stably maintained as a whole.

기존의 선형 전원 공급 장치에서는 상용 주파수로 50~60Hz를 사용하여 50~60Hz의 변압기를 사용하여 크기가 매우 크고 전력 변환 효율이 매우 낮게 나타나는 문제점이 있었다. 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 펄스 전원 장치(10)는 고주파 인버터를 적용하여 높은 스위칭 주파수를 사용함으로써, 고전압 변압기나 리액터류의 크기가 크게 감소하여 공간적인 제약을 극복할 수 있고, 전력 변환 효율이 개선되게 된다.In a conventional linear power supply device, 50 to 60 Hz is used as a commercial frequency, and a transformer of 50 to 60 Hz is used, which is very large in size, and power conversion efficiency is very low. The micropulse power supply apparatus 10 according to an embodiment of the present invention uses a high frequency inverter and uses a high switching frequency to greatly reduce the size of a high voltage transformer or a reactor, The efficiency is improved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

300: 펄스 전압 발생부 400: 직류 전압 발생부
20: 전기집진기300: Pulse voltage generator 400: DC voltage generator
20: Electrostatic precipitator

Claims (16)

전기집진기에 마이크로 펄스 전압을 인가하기 위한 마이크로 펄스 전원 장치에 있어서,
3상 교류 전원을 입력받아 정류하는 입력 정류부;
펄스 전압을 생성하는 펄스 전압 발생부; 및
직류 전압을 생성하는 직류 전압 발생부를 포함하고,
상기 펄스 전압 발생부는,
상기 입력 정류부의 직류 출력을 고주파 교류전압으로 변환하는 고주파 변환부;
상기 고주파 변환부의 출력을 승압하는 고주파 변압기;
상기 고주파 변압기의 출력을 직류로 변환하여 출력하는 출력 정류부; 및
상기 출력 정류부의 직류 출력을 이용하여 펄스 전압을 생성하는 펄스 생성부
를 포함하는 마이크로 펄스 전원 장치.A micro-pulse power supply apparatus for applying a micro-pulse voltage to an electrostatic precipitator,
An input rectifying unit for receiving and rectifying three-phase AC power;
A pulse voltage generator for generating a pulse voltage; And
And a DC voltage generating section for generating a DC voltage,
Wherein the pulse voltage generator comprises:
A high frequency conversion unit for converting the direct current output of the input rectification unit into a high frequency AC voltage;
A high frequency transformer for boosting an output of the high frequency transformer;
An output rectifying unit converting an output of the high frequency transformer into a direct current and outputting the direct current; And
A pulse generating unit for generating a pulse voltage by using a DC output of the output rectifying unit,
/ RTI > 제 1항에 있어서,
상기 펄스 전압 발생부 및 상기 직류 전압 발생부는,
상기 입력 정류부에 병렬로 연결되어 서로 독립적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 전원 장치.The method according to claim 1,
Wherein the pulse voltage generating unit and the DC voltage generating unit comprise:
And wherein the micropulse power supply unit is connected to the input rectification unit in parallel and operates independently of each other. 제 1항에 있어서,
상기 펄스 생성부는,
상기 출력 정류부의 직류 출력에 의한 공진을 이용하여 펄스 전류를 생성하는 공진 회로부; 및
상기 펄스 전류의 흐름을 제어하는 전력 반도체 스위치 및 전력 반도체 스위치에 역병렬로 연결된 제1 다이오드로 구성된 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 전원 장치.The method according to claim 1,
Wherein the pulse generator comprises:
A resonance circuit part for generating a pulse current by using resonance caused by a DC output of the output rectifying part; And
And a switching element composed of a power semiconductor switch for controlling the flow of the pulse current and a first diode connected in anti-parallel to the power semiconductor switch,
And a micro-pulse power supply. 제 3항에 있어서,
상기 스위칭 소자는,
상기 전력 반도체 스위치의 일단이 상기 출력 정류부와 연결되고 타단이 상기 공진 회로부와 연결되어, 상기 전력 반도체 스위치가 온(On) 되면 상기 출력 정류부의 직류 출력이 상기 공진 회로부에 공급되는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 전원 장치.The method of claim 3,
The switching device includes:
Wherein one end of the power semiconductor switch is connected to the output rectification section and the other end is connected to the resonance circuit section, and when the power semiconductor switch is turned on, a DC output of the output rectification section is supplied to the resonance circuit section. Pulsed power supply. 제 3항에 있어서,
상기 스위칭부는,
상기 공진 회로부에 고전류가 흐르는 경우, 상기 스위칭 소자에 펄스 전류가 흐르지 않는 별도의 전류 경로를 제공하도록 상기 스위칭 소자와 병렬로 연결된 제2 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 전원 장치.The method of claim 3,
The switching unit includes:
And a second diode connected in parallel with the switching element to provide a separate current path in which the pulse current does not flow to the switching element when a high current flows in the resonant circuit part. 제 1항에 있어서,
상기 고주파 변환부는,
IGBT 또는 FET를 이용하여 높은 스위칭 주파수를 구현하여 직류 출력을 고주파 교류전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 전원 장치.The method according to claim 1,
The high-
Wherein a high switching frequency is realized by using an IGBT or FET to convert a direct current output into a high frequency alternating current voltage. 제 6항에 있어서,
상기 고주파 변환부는,
상기 펄스 전압이 발생되는 시간 동안 상기 IGBT 또는 FET의 게이트를 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 전원 장치.The method according to claim 6,
The high-
And a control unit for shutting off the gate of the IGBT or the FET during the time when the pulse voltage is generated. 제 1항에 있어서,
상기 고주파 변압기는,
입력측에 누설 리액턴스 및 기생 커패시턴스에 의한 공진을 방지하는 교류 리액터가 직렬로 접속된 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 전원 장치.The method according to claim 1,
The high-
And an AC reactor for preventing resonance due to leakage reactance and parasitic capacitance on the input side are connected in series. 전기집진장치에 있어서,
3상 교류 전원을 입력받아 정류하는 입력 정류부;
펄스 전압을 생성하는 펄스 전압 발생부;
직류 전압을 생성하는 직류 전압 발생부; 및
상기 펄스 전압 발생부 및 직류 전압 발생부로부터 직류 전압 및 펄스 전압을 공급받아 분진을 제거하는 집진부를 포함하고,
상기 펄스 전압 발생부는,
상기 입력 정류부의 직류 출력을 고주파 교류전압으로 변환하는 고주파 변환부;
상기 고주파 변환부의 출력을 승압하는 고주파 변압기;
상기 고주파 변압기의 출력을 직류로 변환하여 출력하는 출력 정류부; 및
상기 출력 정류부의 직류 출력을 이용하여 펄스 전압을 생성하는 펄스 생성부
를 포함하는 전기집진장치.In the electric dust collector,
An input rectifying unit for receiving and rectifying three-phase AC power;
A pulse voltage generator for generating a pulse voltage;
A direct current voltage generator for generating a direct current voltage; And
And a dust collecting part for receiving the DC voltage and the pulse voltage from the pulse voltage generator and the DC voltage generator to remove dust,
Wherein the pulse voltage generator comprises:
A high frequency conversion unit for converting the direct current output of the input rectification unit into a high frequency AC voltage;
A high frequency transformer for boosting an output of the high frequency transformer;
An output rectifying unit converting an output of the high frequency transformer into a direct current and outputting the direct current; And
A pulse generating unit for generating a pulse voltage by using a DC output of the output rectifying unit,
And an electric dust collector. 제 9항에 있어서,
상기 펄스 전압 발생부 및 상기 직류 전압 발생부는,
상기 입력 정류부에 병렬로 연결되어 서로 독립적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.10. The method of claim 9,
Wherein the pulse voltage generating unit and the DC voltage generating unit comprise:
And an input rectifying unit connected in parallel to operate independently of each other. 제 10항에 있어서,
상기 집진기에 대한 전압 공급 방식에 있어서, DC 연속 하전 방식, 간헐적 하전 방식 또는 마이크로 펄스 하전 방식 중 어느 하나를 이용하여 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 상기 펄스 전압 및 상기 직류 전압의 발생을 제어하는 전원장치 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.11. The method of claim 10,
A power supply unit for controlling the generation of the pulse voltage and the DC voltage so that any one of the DC continuous charging method, the intermittent charging method, and the micro pulse charging method can be selected in the voltage supplying method for the dust collector, The control unit
Further comprising: an electric dust collecting device for collecting electric dust. 제 9항에 있어서,
상기 펄스 생성부는,
상기 출력 정류부의 직류 출력에 의한 공진을 이용하여 펄스 전류를 생성하고, 상기 집진부에 상기 펄스 전압을 인가하는 공진 회로부; 및
상기 펄스 전류의 흐름을 제어하는 전력 반도체 스위치 및 전력 반도체 스위치에 역병렬로 연결된 제1 다이오드로 구성된 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.10. The method of claim 9,
Wherein the pulse generator comprises:
A resonance circuit for generating a pulse current by resonance by the DC output of the output rectifying part and applying the pulse voltage to the dust collecting part; And
A switching element including a power semiconductor switch for controlling the flow of the pulse current and a first diode connected in anti-parallel to the power semiconductor switch,
Wherein the electric dust collecting device comprises: 제 12항에 있어서,
상기 스위칭 소자는,
상기 전력 반도체 스위치의 일단이 상기 출력 정류부와 연결되고 타단이 상기 공진 회로부와 연결되어, 상기 전력 반도체 스위치가 온(On) 되면 상기 출력 정류부의 직류 출력이 상기 공진 회로부에 공급되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.13. The method of claim 12,
The switching device includes:
Wherein one end of the power semiconductor switch is connected to the output rectification part and the other end is connected to the resonance circuit part and the DC output of the output rectification part is supplied to the resonance circuit part when the power semiconductor switch is on. Dust collector. 제 12항에 있어서,
상기 스위칭부는,
상기 집진부에서 스파크가 발생한 경우 상기 스위칭 소자에 펄스 전류가 흐르지 않는 별도의 전류 경로를 제공하도록 상기 스위칭 소자와 병렬로 연결된 제2 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.13. The method of claim 12,
The switching unit includes:
And a second diode connected in parallel with the switching element to provide a separate current path that does not flow a pulse current to the switching element when sparking occurs in the dust collecting part. 제 9항에 있어서,
상기 고주파 변환부는,
IGBT 또는 FET를 이용하여 높은 스위칭 주파수를 구현하여 직류 출력을 고주파 교류전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.10. The method of claim 9,
The high-
Wherein an IGBT or FET is used to implement a high switching frequency to convert the direct current output into a high frequency alternating current voltage. 제 6항에 있어서,
상기 고주파 변환부는,
상기 펄스 전압이 상기 집진부에 인가되는 시간 동안 상기 IGBT 또는 FET의 게이트를 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.The method according to claim 6,
The high-
And a control unit for shutting off the gate of the IGBT or the FET during the time when the pulse voltage is applied to the dust collecting unit.
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