RU2207191C2

RU2207191C2 - Way to supply power to electric filter and facility for its realization

Info

Publication number: RU2207191C2
Application number: RU2001111389A
Authority: RU
Inventors: В.И. Переводчиков; В.Н. Шапенко; А.В. Щербаков; В.Г. Калинин; В.М. Стученков
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина"
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: electrical engineering, power supply sources of electric filters presenting capacitive loads. SUBSTANCE: optimal electric circuit of facility makes it feasible to form alternating voltage across capacitive load ( electric filter ) on which pulse voltage is superimposed. Developed circuit has high-voltage rigidly controlled electron-beam switches to form alternating voltage and softly controlled switches ( for instance, hydrogen thyratrons ) to form additional pulse voltage. Circuit combines advantages of source of alternating and pulse power supply. Amplitude of pulse voltage changes with the aid of rigidly controlled electron-beam valve by change of width of controlling pulse. Use of separate discharge inductance and recuperation inductance allows leading and trailing front of pulse voltage of different length to be obtained. Common control system ensures any specified algorithm of operation to generate maximum possible efficiency of dust cleaning. EFFECT: enhanced efficiency of dust cleaning in all known range of specific resistance with low operational expenses and energy consumption. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам питания электрофильтров, представляющих собой емкостную нагрузку. The invention relates to electrical engineering, in particular to power supplies of electrostatic precipitators, which are capacitive loads.

Изобретение предназначено для повышения эффективности пылеочистки во всем известном диапазоне удельных сопротивлений пыли при низких эксплуатационных расходах и удельных энергозатратах на пылеочистку. The invention is intended to improve the efficiency of dust cleaning in the entire known range of specific dust resistances at low operating costs and specific energy consumption for dust cleaning.

Известен способ питания электрофильтра путем приложения к его коронирующим электродам высоковольтного импульсного напряжения [1, 2]. A known method of powering an electrostatic precipitator by applying a high-voltage pulse voltage to its corona electrodes [1, 2].

Импульсный источник высокого напряжения [1] выполнен с использованием неуправляемого разрядника. Источник не позволяет оперативно изменять длительность импульсов при сохранении крутизны фронтов. Схема недостаточно защищена от электрических пробоев пылеуловителя. Пробои в пылеуловителе могут приводить к периодическому сбою в работе источника. Схема имеет низкий электрический КПД и пологие фронты при работе на емкостную нагрузку. The pulse source of high voltage [1] is made using an uncontrolled arrester. The source does not allow you to quickly change the pulse duration while maintaining the steepness of the fronts. The circuit is not sufficiently protected from electrical breakdowns of the dust collector. Breakdowns in the dust collector can lead to a periodic malfunction in the source. The circuit has low electrical efficiency and gentle fronts when working on capacitive load.

Источник импульсного питания [2] , позволяющий формировать импульсы микросекундной длительности на активной нагрузке с чрезвычайно малой долей емкостной составляющей, содержит источник питания и две последовательно соединенные модуляторные лампы. The pulse power supply [2], which allows generating microsecond pulses at an active load with an extremely small fraction of the capacitive component, contains a power source and two modulator lamps connected in series.

Однако модуляторные лампы не в состоянии коммутировать токи в сотни ампер за десятки микросекунд при формировании фронтов высоковольтных импульсов на емкостной нагрузке. К недостаткам этих модуляторов можно также отнести низкий КПД из-за сравнительно большого падения напряжения на открытом приборе. Прибор при работе на емкостную нагрузку может формировать только пологие фронты сравнительно большой длительности. However, modulator lamps are not able to switch currents of hundreds of amperes for tens of microseconds when forming the fronts of high-voltage pulses at a capacitive load. The disadvantages of these modulators can also include low efficiency due to the relatively large voltage drop on the open device. When operating on a capacitive load, the device can only form gentle fronts of relatively long duration.

Известен способ питания электрофильтра путем приложения к его коронирующим электродам знакопеременного напряжения [3]. Этот способ питания имеет уникальные преимущество, заключающееся в том, что он позволяет работать без систем механического отряхивания осадительных электродов, что значительно снижает эксплуатационные расходы. A known method of powering an electrostatic precipitator by applying alternating voltage to its corona electrodes [3]. This method of feeding has a unique advantage, namely, that it allows you to work without systems of mechanical shaking of the precipitation electrodes, which significantly reduces operating costs.

Устройство [3] содержит два разнополярных источника питания, два электронно-лучевых вентиля, присоединенных к одной нагрузке, первый из которых анодом подключен к положительной шине источника питания, катодом - к электрофильтру, а другой катодом - к отрицательной шине другого источника питания и анодом - к нагрузке. Генератор управляющих импульсов подключен через высоковольтные разделительные трансформаторы к выходным формирователям импульсов, а те - к управляющим электродам двух коммутаторов в цепях источников питания. Поочередное включение коммутаторов формирует на электрофильтре положительное или отрицательное напряжение (т.е. знакопеременное питание). The device [3] contains two bi-polar power sources, two electron-beam valves connected to one load, the first of which is connected to the positive bus of the power source by the cathode, to the electrostatic precipitator, and the other to the negative bus of the other power source and the anode - to the load. The control pulse generator is connected via high-voltage isolation transformers to the output pulse shapers, and those to the control electrodes of two switches in the power supply circuits. Switching the switches on alternately forms a positive or negative voltage on the electrostatic precipitator (i.e. alternating power supply).

Недостатком этого устройства является то, что оно повышает эффективность пылеочистки только для пылей с большим удельным сопротивлением, эффективно способствуя подавлению "обратной" короны. При средних и малых удельных сопротивлениях пыли уровень пылеочистки сохраняется на уровне униполярного, но может даже и понизиться из-за уменьшения среднего напряжения, прикладываемого к электрофильтру. Однако при всех удельных сопротивлениях сохраняется преимущество такого способа питания. The disadvantage of this device is that it increases the efficiency of dust cleaning only for dusts with high resistivity, effectively contributing to the suppression of the "reverse" crown. At medium and low specific dust resistances, the dust removal level remains unipolar, but it can even decrease due to a decrease in the average voltage applied to the electrostatic precipitator. However, with all the resistivities, the advantage of this feeding method remains.

Цель изобретения - повышение эффективности пылеочистки путем увеличения среднего напряжения, прикладываемого к электродам электрофильтра, и соответственно напряжения ионизации частиц пыли в пространстве между осадительными и коронирующими электродами, позволяющего повысить эффективность пылеочистки для всех известных удельных сопротивлений пыли, снизить энергозатраты на пылеочистку при сохранении уникальных преимуществ знакопеременного питания, что обеспечивается путем использования дополнительно импульсного питания с высоким КПД преобразования электрической энергии источника питания постоянного напряжения в импульсное. The purpose of the invention is to increase the efficiency of dust cleaning by increasing the average voltage applied to the electrodes of the electrostatic precipitator and, accordingly, the voltage of ionization of dust particles in the space between the precipitation and corona electrodes, which makes it possible to increase the efficiency of dust cleaning for all known specific dust resistances, while reducing the energy consumption for dust cleaning while maintaining the unique advantages of alternating power supply, which is ensured by using an additional switching power supply with high Efficiency of conversion of electric energy supply into a DC voltage pulse.

Для достижения поставленной цели дополнительно к знакопеременному напряжению, прикладываемому к коронирующим электродам электрофильтра, формируют высоковольтное импульсное напряжение и накладывают импульсы совпадающей полярности на одну или обе полуволны знакопеременного напряжения. To achieve this goal, in addition to the alternating voltage applied to the corona electrodes of the electrostatic precipitator, a high-voltage pulse voltage is generated and impulses of the same polarity are superimposed on one or both half-waves of alternating voltage.

Для реализации предложенного способа питания в устройство, содержащее два регулируемых высоковольтных источника питания постоянного напряжения положительной и отрицательной полярности, два электронно-лучевых коммутатора, включенных между соответствующими источниками питания и нагрузкой (электрофильтром), дополнительно к электрофильтру через разделительный высоковольтный конденсатор подключен импульсный источник, питающийся от того же источника положительного постоянного напряжения, что и источник знакопеременного питания. Этот дополнительный источник включает в себя импульсные коммутаторы (с катушками индуктивности в анодных цепях), соединенные встречно-параллельно, и регулирующий коммутатор, с встречно-параллельно включенным диодом и катушкой индуктивности в цепи анода, образующие последовательную цепь, подключенную к выходу соответствующего регулируемого источника постоянного высокого напряжения. В схему введены также дроссель, включенный между нагрузкой и высоковольтными ключами основной схемы, и датчики напряжения, связанные с блоком управления. To implement the proposed method of supplying power to a device containing two adjustable high-voltage DC power supplies of positive and negative polarity, two electron-beam switches connected between the corresponding power sources and the load (electrostatic precipitator), in addition to the electrostatic precipitator, a pulsed power source is connected through an isolation high-voltage capacitor from the same source of positive constant voltage as the source of alternating power. This additional source includes pulsed switches (with inductors in the anode circuits) connected counter-parallel, and a regulating switch, with a counter-parallel connected diode and inductor in the anode circuit, forming a series circuit connected to the output of the corresponding regulated constant source high voltage. A choke is also included in the circuit, connected between the load and high-voltage switches of the main circuit, and voltage sensors connected to the control unit.

Для пояснения сущности изобретения на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема источника питания, обеспечивающая формирование импульсного напряжения, наложенного только на одну (отрицательную) полуволну знакопеременного напряжения, на фиг.2 приведена структурная схема, поясняющая принцип работы системы управления, а на фиг.3 - циклограмма, поясняющая принцип работы источника, где: а), б) - напряжения на выходе таймеров 118, 120 (см. фиг.2) соответственно; в) - импульс высокочастотного заполнения на трансформаторе 34 (фиг.1); г) - напряжение на управляющем электроде коммутатора 4; д) - импульс высокочастотного заполнения на трансформаторе 33; е) - напряжение на управляющем электроде коммутатора 3; ж) - импульс на управляющем электроде коммутатора 15; з) - то же, но на коммутаторе 11; и) - импульс высокочастотного заполнения на трансформаторе 35; к) - напряжение на управляющем электроде коммутатора 12; л) - форма напряжения на электрофильтре 6. To explain the essence of the invention, Fig. 1 shows a circuit diagram of a power source that provides the formation of a pulse voltage superimposed on only one (negative) half-wave of alternating voltage, Fig. 2 is a structural diagram explaining the principle of operation of the control system, and in Fig. 3 - a sequence diagram explaining the principle of operation of the source, where: a), b) are the voltage at the output of the timers 118, 120 (see figure 2), respectively; C) is the pulse of high-frequency filling on the transformer 34 (figure 1); g) is the voltage at the control electrode of the switch 4; d) - pulse high-frequency filling transformer 33; e) is the voltage at the control electrode of the switch 3; g) is the pulse at the control electrode of the switch 15; h) - the same, but on the switch 11; i) - pulse high-frequency filling transformer 35; k) is the voltage at the control electrode of the switch 12; l) - voltage form on the electrostatic precipitator 6.

Устройство для питания электрофильтра импульсно-знакопеременным напряжением (фиг.1) содержит два регулируемых источника постоянного напряжения 1 и 2, соединенных через высоковольтные коммутаторы 3, 4, и дроссель 5 с коронирующими электродами электрофильтра 6. Делители (датчики) напряжения 7, 8 подключены к выходным клеммам источников постоянного напряжения 1, 2, а делитель напряжения 9 подключен к коронирующему электроду электрофильтра 6. Электрофильтр 6 через разделительный конденсатор 10 соединен с катодом коммутатора 11, катодом коммутатора 12, анодом диодного коммутатора 13 и дросселем 16. Анод коммутатора 15 подсоединен к другому концу дросселя 16, а катод соединен с общей шиной питания. Анод коммутатора 11 соединен с общей шиной через дроссель 17, делитель напряжения 18 включен между катодом коммутатора 11 и общей шиной питания. Соединенные в одну точку анод коммутатора 12, катод коммутатора 13 через дроссель 19 подключены к положительной шине источника питания 2. A device for supplying an electrostatic precipitator with alternating pulse voltage (Fig. 1) contains two adjustable sources of constant voltage 1 and 2, connected through high-voltage switches 3, 4, and a choke 5 with corona electrodes of the electrostatic precipitator 6. Voltage dividers (sensors) 7, 8 are connected to the output terminals of the DC voltage sources 1, 2, and the voltage divider 9 is connected to the corona electrode of the electrostatic precipitator 6. The electrostatic precipitator 6 is connected through the isolation capacitor 10 to the cathode of the switch 11, the cathode of the switch 12, the anode of the diode switch 13 and the inductor 16. The anode of the switch 15 is connected to the other end of the inductor 16, and the cathode is connected to a common power bus. The anode of the switch 11 is connected to the common bus through the inductor 17, the voltage divider 18 is connected between the cathode of the switch 11 and the common power bus. United at one point the anode of the switch 12, the cathode of the switch 13 through the inductor 19 are connected to the positive bus of the power source 2.

Высоковольтные регулируемые источники постоянного напряжения 1 и 2 содержат высоковольтные повышающие трансформаторы 20 и 21 соответственно. Высоковольтная обмотка трансформатора 20 соединена с мостовым выпрямителем 22, отрицательный полюс которого подключен к первой обкладке высоковольтного конденсатора 23, а положительный совместно со вторым полюсом конденсатора 23, через датчик тока 24 соединен с общей шиной. Низковольтная обмотка трансформатора 20 через дроссель 25 и тиристорный регулятор 26 подключена к сети переменного напряжения. Высоковольтная обмотка трансформатора 21 соединена с мостовым выпрямителем 27, положительный полюс которого подсоединен к первой обкладке высоковольтного конденсатора 28, а отрицательный совместно со вторым полюсом конденсатора 28 через датчик тока 29 соединен с общей шиной. Низковольтная обмотка трансформатора 21 через дроссель 30 и тиристорный регулятор 31 подключена к сети переменного напряжения. High-voltage adjustable sources of constant voltage 1 and 2 contain high-voltage step-up transformers 20 and 21, respectively. The high-voltage winding of the transformer 20 is connected to a bridge rectifier 22, the negative pole of which is connected to the first lining of the high-voltage capacitor 23, and the positive pole, together with the second pole of the capacitor 23, is connected to a common bus via a current sensor 24. The low-voltage winding of the transformer 20 through the inductor 25 and the thyristor regulator 26 is connected to an AC voltage. The high-voltage winding of the transformer 21 is connected to a bridge rectifier 27, the positive pole of which is connected to the first lining of the high-voltage capacitor 28, and the negative together with the second pole of the capacitor 28 through the current sensor 29 is connected to a common bus. The low voltage winding of the transformer 21 through the inductor 30 and the thyristor regulator 31 is connected to an AC voltage.

Управление работой устройства осуществляется от блока управления 32 тиристорными регуляторами 26 и 31 через специальные импульсные трансформаторы 33, 34, 35 формирователями импульсов 36, 37, 38, обеспечивающими постоянное запертое состояние коммутаторов 3, 4, 12 соответственно, и через трансформаторы 39, 40 коммутаторами 11, 15, которые заперты при отсутствии напряжения на управляющем электроде. The operation of the device is controlled from the control unit 32 by thyristor regulators 26 and 31 through special pulse transformers 33, 34, 35 by pulse shapers 36, 37, 38, which provide a constant locked state of switches 3, 4, 12, respectively, and through transformers 39, 40 by switches 11 , 15, which are locked in the absence of voltage at the control electrode.

Система управления 32 (фиг.2) состоит, например, из пяти функциональных панелей: панели управления источником отрицательного напряжения питания 101, и положительного 102, панели формирования импульсов управления коммутаторами знакопеременного питания (например, электронно-лучевыми вентилями (ЭЛВ) 103, панели управления коммутаторами импульсного питания (например, газоразрядными) 105, панели управления зарядным коммутатором (например, тем же ЭЛВ) 106. The control system 32 (Fig. 2) consists, for example, of five functional panels: a control panel of a negative supply voltage source 101, and a positive 102, a pulse shaping panel of an alternating power switch (for example, electron beam valves (ELVs) 103, a control panel switching power supply switches (for example, gas discharge) 105, control panels for the charging switch (for example, the same ELV) 106.

Панель 101 содержит генератор импульсов, синфазных переходу через ноль сетевого напряжения 107, таймер изменения задержки импульса управления тиристорами 108, усилитель импульсов управления силовыми тиристорами 109, блок внешней настройки амплитуды максимального напряжения 110, компаратор 111, измеритель напряжения отрицательной полярности 47, блок внешней настройки максимального значения тока 112, компаратор 113, измеритель тока 51, блок регистрации частоты пробоев 114, блок "ИЛИ" 115, регулируемый таймер времени задержки импульсов 116. The panel 101 contains a pulse generator in phase with the zero voltage across the voltage 107, a delay timer for controlling the thyristors 108, a pulse amplifier for controlling power thyristors 109, an external voltage amplitude setting unit 110, a comparator 111, a negative polarity voltage meter 47, and an external maximum setting unit current values 112, comparator 113, current meter 51, breakdown frequency registration unit 114, OR block 115, adjustable pulse delay time timer 116.

Панель 102 содержит аналогичные элементы, но обеспечивает автоматическую регулировку напряжения положительной полярности. The panel 102 contains similar elements, but provides automatic voltage regulation of positive polarity.

Панель 103 содержит генератор высокочастотных импульсов 117, таймер длительности импульсов положительной полярности 118, внешний регулятор 119, таймер длительности импульсов отрицательной полярности 120, внешний регулятор 121, схемы совпадения 122 и 123, усилители высокочастотных импульсов управления ЭЛВ 124 и 125. The panel 103 comprises a high-frequency pulse generator 117, a pulse width timer of positive polarity 118, an external regulator 119, a pulse width timer of negative polarity 120, an external regulator 121, matching circuits 122 and 123, high-frequency pulse control pulses ELV 124 and 125.

Панель 105 содержит генератор частоты повторения импульсов импульсного источника 127, схему совпадения 128, дифференцирующую цепочку 129, импульсный усилитель 130, таймер изменения длительности импульса 131, внешний регулятор 132, дифференцирующую цепочку 133, импульсный усилитель 134. The panel 105 comprises a pulse repetition frequency generator of a pulse source 127, a matching circuit 128, a differentiating circuit 129, a pulse amplifier 130, a timer for changing the pulse duration 131, an external controller 132, a differentiating chain 133, a pulse amplifier 134.

Панель 106 содержит генератор высокочастотных импульсов 136, таймер длительности импульсов управления 137, таймер выдержки времени 140, устройство внешней настройки амплитуды напряжения 141, компаратор 142, измеритель напряжения на коммутаторах импульсного источника 143. The panel 106 comprises a high-frequency pulse generator 136, a timer for the duration of control pulses 137, a time delay timer 140, an external voltage amplitude adjustment device 141, a comparator 142, a voltage meter at the switches of the pulse source 143.

Для пояснения работы устройства приняты следующие обозначения: импульсное напряжение на электрофильтре источника знакопеременного питания: U₁ - положительной полярности и U₂ - отрицательной полярности; U₃ - напряжение источника импульсного питания. Длительность: Т₁ - видеоимпульса и высокочастотного импульса управления коммутатором источника знакопеременного питания, формирующим импульс положительной полярности, а Т₂ - соответственно отрицательной полярности, Т₃ - видеоимпульса управления "прямым" и "обратным" коммутаторами импульсного источника, Т₄ - периода повторения выходных импульсов источника импульсного питания, Т₅ - задержки включения "обратного" коммутатора (11) импульсного источника, Т₆ - видеоимпульса и высокочастотного импульса управления зарядным коммутатором, Т₇ - диапазона изменения длительности, Т₆, T₈ - задержки перед включением зарядного коммутатора. F - частота повторения высокочастотных импульсов заполнения в каналах управления.To explain the operation of the device, the following notations are used: pulse voltage on the electrostatic precipitator of alternating power supply: U ₁ - positive polarity and U ₂ - negative polarity; U ₃ is the voltage of the switching power supply. Duration: T ₁ - a video pulse and a high-frequency pulse control switch of an alternating power source forming a pulse of positive polarity, and T ₂ - respectively, a negative polarity, T ₃ - video pulse control "direct" and "reverse" switch of a pulse source, T ₄ - output repetition period pulses of a pulsed power supply, T ₅ - delays in turning on the "reverse" switch (11) of a pulsed source, T ₆ - video pulses and a high-frequency pulse controlling a charging switch, T ₇ - dia a range of changes in duration, T ₆ , T ₈ - delays before turning on the charging switch. F is the repetition frequency of high-frequency filling pulses in the control channels.

Устройство для питания электрофильтра работает следующим образом. A device for powering an electrostatic precipitator operates as follows.

В исходном состоянии все коммутаторы силовой схемы закрыты и напряжение на нагрузке равно нулю. In the initial state, all the switches of the power circuit are closed and the voltage at the load is zero.

После прогрева накалов всех коммутаторов силовой схемы и прекращения переходных процессов в схеме управления, после подачи питания, в секциях 101, 102 (каналы 49, 50) вырабатываются управляющие импульсы для тиристорных ключей 26, 31 источников 1, 2. Фаза управляющих импульсов плавно увеличивается, что способствует плавному повышению напряжения на источниках высоковольтного питания положительной 2 (U₁) и отрицательной 1 (U₂) полярности.After heating the glows of all the switches of the power circuit and terminating the transient processes in the control circuit, after supplying power, in sections 101, 102 (channels 49, 50) control pulses are generated for thyristor switches 26, 31 of sources 1, 2. The phase of control pulses gradually increases, which contributes to a smooth increase in voltage at high-voltage power supplies of positive 2 (U ₁ ) and negative 1 (U ₂ ) polarity.

Амплитуда напряжения знакопеременного питания регулируется с помощью тиристорных регуляторов 26, 31, установленных в первичных обмотках высоковольтных трансформаторов 20, 21. Дроссели 25, 30 способствуют подавлению высокочастотной составляющей в первичных обмотках силовых высоковольтных трансформаторов 20, 21. The voltage amplitude of alternating power is regulated using thyristor controllers 26, 31 installed in the primary windings of high-voltage transformers 20, 21. Inductors 25, 30 contribute to the suppression of the high-frequency component in the primary windings of power high-voltage transformers 20, 21.

Поскольку секции 101 и 102 блока управления 32 идентичны, описание работы схемы ограничено описанием формирования отрицательной полуволны питающего электрофильтр напряжения. Since sections 101 and 102 of the control unit 32 are identical, the description of the operation of the circuit is limited to the description of the formation of the negative half-wave of the voltage supplying the electrostatic precipitator.

Генератор 107 секции 101 выдает импульсы в момент перехода сетевого напряжения через ноль, а таймер 108 осуществляет задержку этих импульсов на время от 0 до 10 мс, что соответствует максимальному и минимальному напряжению на выходе источника питания 1. Усиленные импульсы, получившие задержку, после таймера 108 подаются на силовые тиристоры по каналу 49, обеспечивая их включение с частотой сети. Фаза импульсов (задержка) определяет амплитуду напряжения на электрофильтре 6, которая измеряется с помощью высоковольтного делителя 7. С помощью сигнала 47 от измерителя напряжения и сигналов внешней настройки напряжения 110 компаратор 111 дает команду на прекращение уменьшения длительности задержка импульса таймера 108, таким образом ограничивая дальнейший рост напряжения. Аналогично работает устройство ограничения максимального тока. При равенстве напряжений от внешней настройки 112 величине напряжения, пропорционального току, измеренному по каналу 51, компаратор 113 выдает сигнал прекращения уменьшения длительности импульса таймера 108. Блок 114 обеспечивает накопление импульсов пробоя в электрофильтре путем преобразования количества импульсов в напряжения. Если количество импульсов больше заданных, то это также способствует прекращению уменьшения длительности импульса таймера 108. Все импульсы поступают на блок "ИЛИ" 115, благодаря которому осуществляется ограничение максимального значения амплитуды. Осуществляется выполнение одного из трех ограничений, доминирующих при ограничении длительности задержки импульса таймером 108: по напряжению, току или числу пробоев. The generator 107 of section 101 gives out pulses at the moment the mains voltage passes through zero, and the timer 108 delays these pulses for a time from 0 to 10 ms, which corresponds to the maximum and minimum voltage at the output of the power source 1. The amplified pulses that received the delay after the timer 108 served on power thyristors on channel 49, ensuring their inclusion with the frequency of the network. The pulse phase (delay) determines the amplitude of the voltage on the electrostatic precipitator 6, which is measured using a high-voltage divider 7. Using the signal 47 from the voltage meter and external voltage adjustment signals 110, the comparator 111 instructs to stop the decrease in the duration of the pulse delay of the timer 108, thereby limiting the further stress increase. Similarly, the maximum current limiting device works. If the voltage from the external setting 112 is equal to the voltage proportional to the current measured through channel 51, the comparator 113 issues a signal to stop the decrease in the duration of the pulse of the timer 108. Block 114 provides the accumulation of breakdown pulses in the electrostatic precipitator by converting the number of pulses to voltage. If the number of pulses is greater than the set, then this also helps to stop the decrease in the duration of the pulse of the timer 108. All pulses are fed to the block "OR" 115, due to which the maximum amplitude value is limited. One of the three restrictions is implemented that dominates when the duration of the pulse delay is limited by timer 108: by voltage, current, or number of breakdowns.

Формирователи импульсов управления (подмодуляторы) 36, 37 и 38 при отсутствии входных сигналов поддерживают соответствующие коммутаторы 3, 4 и 12 в закрытом состоянии. Control pulse shapers (submodulators) 36, 37, and 38, in the absence of input signals, support the corresponding switches 3, 4, and 12 in the closed state.

Панель управления 103 обеспечивает формирование импульсов управления коммутаторами 3, 4. Генератор 117 панели непрерывно вырабатывает импульсы с частотой заполнения, например 20 кГц, подаваемые на схемы совпадения 122 и 123. Длительность импульса положительной полярности устанавливается с помощью внешнего регулятора 119 таймера 118, отрицательной полярности - с помощью внешнего регулятора 121 таймера 120. Таймеры 118 и 120 работают в противофазе по кольцевой схеме. На выходе схем "И", 122 и 123 поочередно появляются высокочастотные пачки длительностью Т₁ (фиг.3,а), равной длительности импульса на нагрузке (электрофильтре) положительной полярности, и Т₂ (фиг. 3, б) - соответственно отрицательной. Усилители 124 и 125 обеспечивают усиление импульсов до амплитуды около сотни вольт для передачи по каналам управления 41, 42 через импульсные трансформаторы 33 (фиг.3,в), 34 (фиг.3,д) и формирователи импульсов 36, 37 - на управляющие электроды соответствующих силовых высоковольтных коммутаторов 3 (фиг.3,г) и 4 (фиг.3,е). Отпирание коммутаторов 3 и 4 приводит к появлению на электрофильтре 6 рабочих высоковольтных импульсов напряжения отрицательной (U₂) или положительной (U₁) полярности (фиг.3,л).The control panel 103 provides the formation of control pulses of the switches 3, 4. The panel generator 117 continuously generates pulses with a filling frequency, for example 20 kHz, supplied to the matching circuits 122 and 123. The pulse width of positive polarity is set using an external regulator 119 of timer 118, negative polarity - using an external controller 121 of the timer 120. The timers 118 and 120 operate in antiphase in a ring pattern. At the output of the circuits "I", 122 and 123, high-frequency bursts of duration T ₁ (Fig. 3, a) equal to the pulse duration at the load (electrostatic precipitator) of positive polarity and T ₂ (Fig. 3, b), respectively, appear negatively, alternately. Amplifiers 124 and 125 provide amplification of pulses up to an amplitude of about a hundred volts for transmission through control channels 41, 42 through pulse transformers 33 (Fig.3, c), 34 (Fig.3, d) and pulse shapers 36, 37 to control electrodes corresponding power high-voltage switches 3 (Fig.3, g) and 4 (Fig.3, e). Unlocking of switches 3 and 4 leads to the appearance on the electrostatic precipitator 6 of working high-voltage voltage pulses of negative (U ₂ ) or positive (U ₁ ) polarity (Fig. 3, l).

В описываемом варианте схемы (фиг.1) формирование импульсного напряжения (U₃) осуществляется только при отрицательном напряжении на нагрузке. Поэтому панель управления 105 осуществляет формирование импульсов управления ключами 11, 15 импульсного источника только когда приходит сигнал разрешения от таймера 120 панели 104 на схему совпадения 128. Генератор 127 выдает импульсы с частотой повторения импульсного источника (например, 200...600 Гц). Дифференцирующая цепочка 129 выделяет фронты этих импульсов и после усилителя 130 сигналы по каналу управления 44 поступают на импульсный трансформатор 39 (фиг.3,ж) коммутатора 15 (например, водородный тиратрон или тиристор), формирующего фронт импульса. Тот же сигнал после схемы 128 поступает на таймер длительности импульса 131 и запускает его. Задний фронт сигнала с этого таймера поступает на вторую дифференцирующую цепочку 133 и после усиления блоком 134 подается на импульсный трансформатор 40 (канал 45), обеспечивающий включение коммутатора 11 (фиг.3,з), формирующего задний фронт импульса, накладываемого на отрицательное напряжение электрофильтра 6. Длительность импульса регулируется с помощью внешнего регулятора 132.In the described embodiment of the circuit (Fig. 1), the formation of a pulse voltage (U ₃ ) is carried out only with a negative voltage at the load. Therefore, the control panel 105 generates control pulses of the keys 11, 15 of the pulse source only when the enable signal from the timer 120 of the panel 104 arrives at the matching circuit 128. The generator 127 generates pulses with a repetition frequency of the pulse source (for example, 200 ... 600 Hz). The differentiating chain 129 selects the edges of these pulses and after the amplifier 130 the signals are transmitted via the control channel 44 to the pulse transformer 39 (Fig. 3, g) of the switch 15 (for example, a hydrogen thyratron or thyristor), which forms the pulse front. The same signal after the circuit 128 enters the pulse width timer 131 and starts it. The trailing edge of the signal from this timer enters the second differentiating circuit 133 and, after amplification by block 134, is supplied to a pulse transformer 40 (channel 45), which enables switching on of a switch 11 (Fig. 3, h), forming a trailing edge of a pulse superimposed on the negative voltage of the electrostatic precipitator 6 The duration of the pulse is regulated by an external controller 132.

Панель 106 управления зарядным ЭЛВ (12) обеспечивает поддержание рабочей величины амплитуды импульсного напряжения импульсного источника. Коммутатор 12 выступает в роли широтно-импульсного регулятора напряжения. Чем больше длительность отпирающего импульса на управляющем электроде, тем больше амплитуда импульсного напряжения (фиг.3,к). Амплитуда этого напряжения может быть равна или меньше амплитуды напряжения источника положительной полярности 2. Особенностью работы панели 106 является то, что она обеспечивает восстановление рабочих напряжений на импульсных коммутаторах во время паузы между импульсами импульсного источника и осуществляет стабилизацию этого напряжения в зависимости от изменения напряжения на источнике 2. The charging ELV control panel 106 (12) maintains the operating amplitude of the pulse voltage of the pulse source. The switch 12 acts as a pulse-width voltage regulator. The longer the duration of the unlocking pulse at the control electrode, the greater the amplitude of the pulse voltage (figure 3, k). The amplitude of this voltage can be equal to or less than the amplitude of the voltage of a source of positive polarity 2. A feature of the panel 106 is that it provides restoration of operating voltages on the pulse switches during a pause between pulses of the pulse source and stabilizes this voltage depending on changes in the voltage at the source 2.

Блок 136 (панели 106) обеспечивает генерацию высокочастотных импульсов с частотой, например 20 кГц (или для этой цели может быть использован блок генератора 117 панели 103). Таймер 137 с управляемым пуском и остановкой формирования импульса срабатывает только после появления импульса "Пуск" от таймера 140. Таймер 140 обеспечивает установленную заранее выдержку времени (около 50...100 мкс) для восстановления непроводящего состояния коммутаторов 11, 15. Прекращение формирования импульса таймером 137 осуществляется только после появления от компаратора 142 сигнала "Стоп". Сигнал вырабатывается только после совпадения напряжения преобразованного блоком 143 по каналу 53 от делителя 18 с напряжением, заданным от внешней настройки амплитуды блока 141. При одновременном появления сигнала от генератора 136 и таймера 137 схема 138 "И" подает высокочастотные импульсы на усилитель 139 и далее по каналу связи 43 на формирователь импульсов управления 38, обеспечивая открывание регулирующего вентиля 12. Вентиль открыт до тех пор, пока не появится сигнал "Стоп" от компаратора 142. Block 136 (panels 106) generates high-frequency pulses with a frequency of, for example, 20 kHz (or for this purpose, a generator block 117 of the panel 103 can be used). A timer 137 with a controlled start and stop of pulse formation is triggered only after the “Start” pulse appears from timer 140. Timer 140 provides a pre-set time delay (about 50 ... 100 μs) to restore the non-conductive state of switches 11, 15. Stop the pulse formation by the timer 137 is carried out only after the appearance of the signal Stop from the comparator 142. The signal is generated only after the voltage converted by block 143 through channel 53 from divider 18 matches the voltage set from the external amplitude setting of block 141. When the signal from generator 136 and timer 137 appear simultaneously, the And circuit 138 delivers high-frequency pulses to amplifier 139 and then the communication channel 43 to the pulse shaper control 38, providing the opening of the control valve 12. The valve is open until the signal "Stop" from the comparator 142.

Появление дополнительного импульсного напряжения на электрофильтре 6 возникает из-за того, что напряжение на конденсаторе 10 складывается из квази-униполярного напряжения на электрофильтре (например, U₂ = -40 кВ при формировании импульса большой длительности) и напряжения, до которого был первоначально заряжен конденсатор 10 (например, U_з = -20 кВ). При включении коммутатора 15 это напряжение, теперь уже равное сумме напряжений (например, U₂+U₃ = -60 кВ, согласно фиг.3,л), до которого заряжен конденсатор 10, через дроссель 16 по кривой резонансного перезаряда, определяемого последовательно включенными дросселем 16, конденсатором 10 и емкостью электрофильтра 6, прикладывается к электрофильтру 6, одновременно вызывая переполюсовку напряжения на коммутаторах 11, 15 в прямой полярности к коммутатору 11. Так как электрическая емкость конденсатора 10 значительно больше электрической емкости электрофильтра 6, то напряжение на электрофильтре скачком поднимается практически до уровня напряжения на конденсаторе 10 (например, -60 кВ). Через некоторое время, определяемое временем длительности импульса, включается коммутатор 11 и также по резонансной кривой, но определяемой теперь индуктивностью дросселя 17, емкостью конденсатора 10 и электрофильтра 6, быстро восстанавливает практически исходное значение напряжения на конденсаторе 10. Возникшие при формировании импульса потери напряжения происходят за счет падения напряжения на коммутаторах 11 и 15, нагреве проводов и др. Амплитуда напряжения импульсного питания измеряется с помощью делителя 18 и поддерживается автоматически с помощью блока управления 32 путем изменения времени включенного состояния вентиля 12.The appearance of an additional pulse voltage on the electrostatic precipitator 6 arises due to the fact that the voltage on the capacitor 10 is the sum of the quasi-unipolar voltage on the electrostatic precipitator (for example, U ₂ = -40 kV during the formation of a long pulse) and the voltage to which the capacitor was initially charged 10 (for example, U _s = -20 kV). When the switch 15 is turned on, this voltage, now already equal to the sum of the voltages (for example, U ₂ + U ₃ = -60 kV, according to Fig. 3, l), to which the capacitor 10 is charged, through the inductor 16 according to the resonance overcharge curve, determined sequentially connected the inductor 16, the capacitor 10 and the capacity of the electrostatic precipitator 6, is applied to the electrostatic precipitator 6, at the same time causing a polarity reversal of the voltage on the switches 11, 15 in direct polarity to the switch 11. Since the electric capacitance of the capacitor 10 is much larger than the electric capacity of the electrophy tra 6, the voltage on the precipitator abruptly rises nearly to the voltage level on the capacitor 10 (e.g., -60 kV). After some time, determined by the time duration of the pulse, the switch 11 is turned on and also according to the resonance curve, but now determined by the inductance of the inductor 17, the capacitance of the capacitor 10 and the electrostatic precipitator 6, quickly restores the practically initial value of the voltage across the capacitor 10. The voltage losses that occur during pulse formation occur during due to voltage drop on the switches 11 and 15, heating wires, etc. The amplitude of the voltage of the pulse power is measured using a divider 18 and is supported automatically ski using the control unit 32 by changing the on time of the valve 12.

В случае возникновения пробоев в нагрузке (во время которых верхняя, по схеме, обкладка конденсатора 10 практически заземляется) к коммутаторам 11 и 15 прикладывается сумма напряжений источника питания и электрофильтра (например, 60 кВ). Применение рекуперационного диодного коммутатора 13 способствует быстрому подключению этого высокого напряжения на емкости конденсатора 10 к сравнительно низкому напряжению на конденсаторе 28. Так, электрическая емкость конденсатора 28 значительно больше емкости конденсатора 10, то в результате напряжение на конденсаторе 28 источника питания 2 немного повысится, но не выйдет за пределы допустимого для коммутаторов 4, 11 и 15. In the event of breakdowns in the load (during which the top, according to the scheme, the lining of the capacitor 10 is practically grounded), the sum of the voltage of the power supply and the electrostatic precipitator (for example, 60 kV) is applied to the switches 11 and 15. The use of a recovery diode switch 13 facilitates the fast connection of this high voltage on the capacitor 10 to the relatively low voltage on the capacitor 28. So, the electric capacitance of the capacitor 28 is much larger than the capacitor 10, as a result, the voltage on the capacitor 28 of the power source 2 will increase slightly, but not Out of range for switches 4, 11, and 15.

Источники информации
1. Патент Япония 2-3395, 02.03.83.Sources of information
1. Japan patent 2-3395, 02.03.83.

2. А.С. 932610, Б.И. 20, 30.05.82. 2. A.S. 932610, B.I. 20, 05/30/82.

3. А.С. 1382493, Б.И. 11, 23.03.88. 3. A.S. 1382493, B.I. 11, 03.23.88.

Claims

1. A method of supplying an electrostatic precipitator by applying alternating voltage to its corona electrodes, characterized in that it additionally generates a high voltage pulse voltage and superimposes pulses of the same polarity on one or both alternating voltage half-waves.

2. A device for powering an electrostatic precipitator, containing two adjustable sources of high voltage of different polarity - with drives, two high-voltage switches connecting these sources with electrodes of the electrostatic precipitator, a voltage sensor on the electrostatic precipitator and a control unit, characterized in that pulse switches with inductors are introduced into it in the anode chains connected in counter-parallel; a regulating switch with an on-parallel connected diode connected in series with pulse switches and an inductance coil from the anode side to the output of the corresponding regulated high voltage source; a choke connected between the high-voltage switches and the output of the electrostatic precipitator; a separation capacitor connected between the connection point of the inductor with the output of the electrostatic precipitator and the connection point of the regulatory switch with pulse switches; voltage sensors of regulated sources of high DC voltage and voltage on counter-parallel connected circuits of pulse switches, the outputs of voltage sensors being connected to the corresponding inputs of the control unit, into which an unlocking control circuit of the control switch and unlocking control circuits of the pulse switches are additionally introduced, while the isolation capacitor is connected with the cathode of one of the pulse commutators, the anode of which through the inductor of the specified pulse Mutator connected to a common bus.