一種電除塵用高壓脈沖功率電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電除塵用高壓脈沖功率電源，主回路開關1、高壓基波電路、脈沖功率發(fā)生器、耦合電路、檢測電路、DSP控制器；具有采用直流高壓基波疊加高壓脈沖功率的電源類型，使得所述的高壓脈沖功率電源在保證低能耗的前提下，有效解決了中高比電阻粉塵的吸收問題，同時不會產(chǎn)生嚴重閃絡；并且由于采用了直流高壓基波疊加高壓脈沖功率的形式，直流高壓基波可以大幅低于其他電源的工作電壓，而在高壓脈沖到達瞬間，電場電位升高，粉塵荷電，高壓脈沖消失后，在高壓基波形成的電場作用下，荷電粉塵向陽極板移動，這樣使得消耗在電場中未參與粉塵荷電的能耗大大減少，因而降低了能耗，提高了電能利用率。
【專利說明】—種電除塵用高壓脈沖功率電源
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓脈沖功率電源，特別涉及一種電除塵用高壓脈沖功率電源。【背景技術】
[0002]近年來,隨著國家對大氣污染的治理力度加大,企業(yè)的環(huán)保排放標準也在提高,很多工業(yè)煙氣凈化設備都達不到新標準，面臨二次改造的處境。目前市場上主要的煙氣凈化設備為電除塵器。而電除塵器電源作為電除塵器的關鍵部件之一，它對電除塵器的除塵效果、能耗、工作穩(wěn)定性、安全性都有著重要的影響。目前市場主要電源為三相電源和高頻電源。
[0003]電除塵器是利用高壓電場凈化煙氣中粉塵顆粒物的設備。電除塵器的煙氣凈化過程分三個階段:1、氣體電離和粉塵荷電:在電暈極與收塵極之間施加直流高電壓，使電暈極附近的氣體電離，產(chǎn)生大量正負離子。在電暈區(qū)，正離子立即被電暈極吸收過去，負離子則因受電場力的驅(qū)使向收塵極移動。2、粉塵沉積:荷電粉塵到達收塵極后，放出負電荷并沉積。3、清灰:將粉塵集入灰斗。
[0004]電除塵的效率與氣體電離和粉塵荷電率直接相關，氣體電離和粉塵荷電率與除塵器荷電電場的電壓直接相關，電場電壓升高可以使粉塵荷電率增加，從而提高除塵效率。同時，電場電壓升高到一定程度，電場會發(fā)生閃絡。閃絡對電源較大的損害，應盡量避免。所以，為了解決除塵效率和閃絡的對立矛盾，上述兩種電源的做法是類似的，即在不發(fā)生嚴重閃絡(有限次數(shù)閃絡)的前提下，盡量提高電場電壓。這樣既可以保證電源的壽命，又可以盡可能的提聞效率。
[0005]上述方法有一個缺陷。影響粉塵顆粒物荷電效果的一個參數(shù)是粉塵比電阻，煙氣中粉塵顆粒物大小種類不同，其比電阻也不同。粉塵比電阻越高，荷電所需電壓越高。上述方法在不發(fā)生嚴重閃絡的情況下，對低比電阻粉塵的吸收效果較好，中比電阻的粉塵吸收效果一般，高比電阻的粉塵吸收效果較差。所以導致除塵器的除塵效果不能更好的提升；或者為提升除塵效果導致除塵能耗大幅增加，甚至減短除塵器壽命。
[0006]另一方面，從能耗角度來說，電除塵過程中，除塵電場所消耗能量中只有很小一部分用于給粉塵荷電，而其中的絕大部分是以電子的形式從陰極板移動到了陽極板，這相當于大量的電能空耗在電場中，使得電能利用率較低。要提高除塵效果，就要增大電場電壓以提高對微小粒徑粉塵和高比電阻粉塵的收集；要降低損耗，就要降低電場電壓，以減少空耗在電場中的能量。節(jié)能與減排成為矛盾的對立面。現(xiàn)有電源通常是在節(jié)能與減排之間尋求平衡，或者說在盡量滿足減排的前提下，追求節(jié)能最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了避免【背景技術】中的不足，提供一種電除塵用高壓脈沖功率電源。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:一種電除塵用高壓脈沖功率電源，包括主回路開關、高壓基波電路、脈沖功率發(fā)生器、耦合電路、檢測電路、DSP控制器；
[0009]所述主回路開關與三相電源相連，其由斷路器和接觸器串接而成；
[0010]所述高壓基波電路包括第一雙向可控硅回路、第一三相工頻變壓器、高壓硅全橋整流器，輸入的三相交流電通過主回路開關，經(jīng)過第一雙向可控硅回路，輸入三相工頻變壓器，得到負極性的直流高壓，然后經(jīng)高壓硅全橋整流器濾波后輸入到耦合電路；
[0011]所述脈沖功率發(fā)生器包括第二雙向可控硅回路、第二三相工頻變壓器、三相全橋整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器，輸入的三相交流電經(jīng)主回路開關和第二雙向可控硅回路到達第二三相工頻變壓器初級側，經(jīng)第二三相工頻變壓器升壓、三相全橋整流濾波電路后產(chǎn)生直流母線電壓，通過IGBT模塊動作、再經(jīng)脈沖變壓器升壓，產(chǎn)生高壓脈沖，經(jīng)濾波后輸入到耦合電路；
[0012]所述DSP控制器分別與第一雙向可控硅回路、第二雙向可控硅回路以及IGBT模塊聯(lián)接，其包括PWM信號輸出、模擬信號處理、鍵盤、液晶顯示單元、存儲單元、通訊接口單元、故障檢測及保護單元，實現(xiàn)對檢測電路的模擬量采集、處理并在液晶顯示器顯示，智能調(diào)整雙向可控硅導通角，從而調(diào)整輸入電壓大小，智能檢測故障以及在發(fā)生故障時啟動保護；
[0013]所述檢測電路與DSP控制器聯(lián)接，其包括基波部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測電路、輸出基波電壓\電流檢測電路，脈沖部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測電路、直流母線電壓檢測電路、輸出脈沖峰值電壓檢測電路、峰值電流檢測電路，所有檢測電路均采用光稱隔尚。
[0014]對于本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述IGBT模塊采用LC諧振式軟開關技術，其包括吸收回路、過壓保護電路、過流保護電路。
[0015]對于本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。
[0016]對于本發(fā)明的一種優(yōu)化，高壓硅全橋整流器及三相全橋整流濾波電路均由六個高壓娃堆聯(lián)接構成。
[0017]本發(fā)明與【背景技術】相比，具有采用直流高壓基波疊加高壓脈沖功率的電源類型，使得所述的高壓脈沖功率電源在保證低能耗的前提下，有效解決了中高比電阻粉塵的吸收問題，同時不會產(chǎn)生嚴重閃絡；并且由于采用了直流高壓基波疊加高壓脈沖功率的形式，直流高壓基波可以大幅低于其他電源的工作電壓，而在高壓脈沖到達瞬間，電場電位升高，粉塵荷電，高壓脈沖消失后，在高壓基波形成的電場作用下，荷電粉塵向陽極板移動，這樣使得消耗在電場中未參與粉塵荷電的能耗大大減少，因而降低了能耗，提高了電能利用率；本發(fā)明采用串聯(lián)諧振軟開關技術降低了開關損耗，且具備短路保護、開路保護、過壓過流保護，實時調(diào)整輸入電壓以保證輸出穩(wěn)定等功能，同時具備調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)寬功能，具有除塵效率高、能耗性能好、安全可靠性高等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是電除塵用高壓脈沖功率電源的原理框圖。
[0019]圖2是電除塵用高壓脈沖功率電源的電路示意圖。
[0020]圖3是DSP控制器的系統(tǒng)結構框圖。
【具體實施方式】[0021]實施例1:參照圖f 3。一種電除塵用高壓脈沖功率電源，包括主回路開關、高壓基波電路、脈沖功率發(fā)生器、耦合電路、檢測電路、DSP控制器；
[0022]所述主回路開關與三相電源相連，其由斷路器和接觸器串接而成；
[0023]所述高壓基波電路包括第一雙向可控硅回路、第一三相工頻變壓器、高壓硅全橋整流器，輸入的三相交流電通過主回路開關，經(jīng)過第一雙向可控硅回路，輸入三相工頻變壓器，得到負極性的直流高壓，然后經(jīng)高壓硅全橋整流器濾波后輸入到耦合電路；
[0024]所述脈沖功率發(fā)生器包括第二雙向可控硅回路、第二三相工頻變壓器、三相全橋整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器，輸入的三相交流電經(jīng)主回路開關和第二雙向可控硅回路到達第二三相工頻變壓器初級側，經(jīng)第二三相工頻變壓器升壓、三相全橋整流濾波電路后產(chǎn)生直流母線電壓，通過IGBT模塊動作、再經(jīng)脈沖變壓器升壓，產(chǎn)生高壓脈沖，經(jīng)濾波后輸入到耦合電路；
[0025]所述DSP控制器分別與第一雙向可控硅回路、第二雙向可控硅回路以及IGBT模塊聯(lián)接，其包括PWM信號輸出、模擬信號處理、鍵盤、液晶顯示單元、存儲單元、通訊接口單元、故障檢測及保護單元，實現(xiàn)對檢測電路的模擬量采集、處理并在液晶顯示器顯示，智能調(diào)整雙向可控硅導通角，從而調(diào)整輸入電壓大小，智能檢測故障以及在發(fā)生故障時啟動保護；
[0026]所述檢測電路與DSP控制器聯(lián)接，其包括基波部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測電路、輸出基波電壓\電流檢測電路，脈沖部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測電路、直流母線電壓檢測電路、輸出脈沖峰值電壓檢測電路、峰值電流檢測電路，所有檢測電路均采用光稱隔尚。
[0027]所述IGBT模塊采用LC諧振式軟開關技術，其包括吸收回路、過壓保護電路、過流保護電路。所述耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。高壓硅全橋整流器及三相全橋整流濾波電路均由六個高壓硅堆聯(lián)接構成。
[0028]實施例2:參照圖2。電除塵器包括除塵器本體、濾波電阻R1、輸出電壓檢測用分壓電阻R2、R3以及輸出電流檢測電阻R4，電源接通后，通過主回路開關的斷路器和接觸器，電流分A、B兩部分分別流入高壓基波產(chǎn)生器和脈沖功率發(fā)生器，A部分經(jīng)過由DSP控制器控制導通角的第一雙向可控娃回路，調(diào)整輸入三相電壓大小，然后輸入第一三相工頻變壓器升壓，通過高壓硅全橋整流器，得到負極性直流高壓基波；B部分經(jīng)過第二雙向可控硅回路調(diào)整輸入三相電壓大小后，經(jīng)過第二三相工頻變壓器升壓，再通過三相全橋整流濾波電路后得到直流母線電壓，直流母線電壓經(jīng)IGBT模塊產(chǎn)生脈沖電流輸入到脈沖變壓器升壓的原邊，經(jīng)脈沖變壓器升壓后，得到負高壓脈沖。A路得到的高壓直流基波與B路得到的負高壓脈沖，經(jīng)過耦合電路得到基波疊加脈沖的高壓電源輸出到電除塵器。
[0029]實施例3:參照圖3。DSP控制器以TMS320F28335為主控單元，包括鍵盤、液晶顯示單元、存儲單元、通訊接口、模擬信號處理、PWM信號輸出以及故障檢測及保護單元等部分。(PU輸出多路PWM控制信號實現(xiàn)電源的穩(wěn)定輸出，其中IGBT驅(qū)動I路PWM控制信號、基波部分雙向可控娃堆6路PWM控制信號、脈沖部分雙向可控娃堆6路PWM控制信號、輸出電壓峰值檢測電路I路PWM控制信號、輸出電流峰值檢測電路I路PWM控制信號。控制器可實現(xiàn)對三相輸入電壓的檢測、輸入電流的檢測、脈沖部分直流母線電壓的檢測、輸出電壓均值檢測、輸出電流均值檢測、輸出電壓脈沖峰值檢測、輸出電流脈沖峰值檢測、以及變壓器油溫檢測等。檢測所得的輸出電壓、電流，經(jīng)AD轉換、CPU處理后對應調(diào)整送往基波雙向可控硅回路的PWM信號，從而實現(xiàn)對輸出電壓基波的控制；同理，檢測所得的輸出峰值電壓、電流，及直流母線電壓，經(jīng)AD轉換、CPU處理后對應調(diào)整送往脈沖部分雙向可控硅回路的PWM信號，從而實現(xiàn)對直流母線電壓的控制，進而實現(xiàn)對輸出脈沖幅值的控制。
【權利要求】
1.一種電除塵用高壓脈沖功率電源，包括主回路開關、高壓基波電路、脈沖功率發(fā)生器、耦合電路、檢測電路、DSP控制器； 所述主回路開關與三相電源相連，其由斷路器和接觸器串接而成；所述高壓基波電路包括第一雙向可控硅回路、第一三相工頻變壓器、高壓硅全橋整流器，輸入的三相交流電通過主回路開關，經(jīng)過第一雙向可控硅回路，輸入三相工頻變壓器，得到負極性的直流高壓，然后經(jīng)高壓硅全橋整流器濾波后輸入到耦合電路； 所述脈沖功率發(fā)生器包括第二雙向可控硅回路、第二三相工頻變壓器、三相全橋整流濾波電路、IGBT模塊、脈沖變壓器，輸入的三相交流電經(jīng)主回路開關和第二雙向可控硅回路到達第二三相工頻變壓器初級側，經(jīng)第二三相工頻變壓器升壓、三相全橋整流濾波電路后產(chǎn)生直流母線電壓，通過IGBT模塊動作、再經(jīng)脈沖變壓器升壓，產(chǎn)生高壓脈沖，經(jīng)濾波后輸入到耦合電路； 所述DSP控制器分別與第一雙向可控硅回路、第二雙向可控硅回路以及IGBT模塊聯(lián)接，其包括PWM信號輸出、模擬信號處理、鍵盤、液晶顯示單元、存儲單元、通訊接口單元、故障檢測及保護單元，實現(xiàn)對檢測電路的模擬量采集、處理并在液晶顯示器顯示，智能調(diào)整雙向可控硅導通角，從而調(diào)整輸入電壓大小，智能檢測故障以及在發(fā)生故障時啟動保護； 所述檢測電路與DSP控制器聯(lián)接，其包括基波部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測電路、輸出基波電壓\電流檢測電路，脈沖部分的三相輸入電壓\輸入電流檢測電路、直流母線電壓檢測電路、輸出脈沖峰值電壓檢測電路、峰值電流檢測電路，所有檢測電路均采用光率禹隔離。
2.根據(jù)權利要求1所述的電除塵用高壓脈沖功率電源，其特征是:所述IGBT模塊采用LC諧振式軟開關技術，其包括吸收回路、過壓保護電路、過流保護電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的電除塵用高壓脈沖功率電源，其特征是:所述耦合電路采用高壓耦合電容作為耦合器件。
4.根據(jù)權利要求1所述的電除塵用高壓脈沖功率電源，其特征是:高壓硅全橋整流器及三相全橋整流濾波電路均由六個高壓硅堆聯(lián)接構成。
【文檔編號】B03C3/66GK103920594SQ201310330869
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權日:2013年7月31日
【發(fā)明者】施小東, 祝建軍, 施秦峰 申請人:金華大維電子科技有限公司