本發(fā)明涉及環(huán)保設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路。

背景技術(shù)：

隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展，環(huán)境污染也日益加重。進(jìn)入21世紀(jì)后，國家對日益嚴(yán)重的大氣污染問題提高重視，相應(yīng)出臺各類大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)靜電除塵設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的排放標(biāo)準(zhǔn)，靜電除塵器的革新成為必然。其中高壓電源系統(tǒng)是影響靜電除塵器工作效果的關(guān)鍵。由于傳統(tǒng)的工頻電源和高頻電源均屬于恒流電源，高比阻及細(xì)微粒粉塵易引發(fā)反電暈和二次揚(yáng)塵，損壞靜電除塵器。

國內(nèi)外提出了幾種脈沖電源系統(tǒng)，例如：GEESI設(shè)計(jì)的通用電氣寬脈沖系統(tǒng)，但是此類脈沖電源系統(tǒng)都存在不能對脈沖電壓、脈沖寬度、脈沖重復(fù)頻率單次的獨(dú)立調(diào)節(jié)，同時存在火花率不受控制的缺陷，影響了靜電除塵器的除塵效果。由丹麥Smith公司提出的四代脈沖電源系統(tǒng)可以對脈沖波形進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是存在不能優(yōu)化脈沖波形，造成電壓拖尾、直流電壓疊加，脈沖震蕩的問題，會嚴(yán)重影響脈沖電源的除塵效果及運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，對輸出電壓可調(diào)節(jié)的新型靜電除塵用脈沖電源電路的研究及其脈沖高壓波形的優(yōu)化尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，能夠緩減脈沖電源電壓拖尾、直流電壓疊加，脈沖震蕩的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，包括：

第一直流電源V_PS和第二直流電源V_DC；

第一直流電源V_PS負(fù)極與地相連，正極與第一耦合電感Lps相連；第二直流電源V_DC正極與地相連，負(fù)極與第二耦合電感Ldc相連；

第一耦合電感Lps和第二耦合電感Ldc輸出電壓加載在耦合電容C1兩端；

第一耦合電感Lps另一端連接第一諧振電感Lr，第一諧振電感Lr另一端與晶閘管及反并二極管SCR1連接，SCR1另一端與大地相連；

第二耦合電感Ldc另一端與保護(hù)繞阻coil相連，保護(hù)繞阻coil與除塵器腔體DCP相連，除塵器腔體另一端與大地相連；

第三耦合電感Lm串聯(lián)諧振電容Cmr，串聯(lián)第二諧振電感Lmr，串聯(lián)阻尼電阻Rm，串聯(lián)GTO雙向開關(guān)GTO1。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一耦合電感Lps、第二耦合電感Ldc、第三耦合電感Lm均為三抽頭耦合電感。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)晶閘管及反并二極管SCR1與GTO雙向開關(guān)GTO1同為關(guān)閉時，由第二直流電源V_DC供電，通過第二耦合電感Ldc經(jīng)過保護(hù)繞組coil給除塵器腔體DCP供電，供電電壓為直流負(fù)極性高電壓。

結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，晶閘管及反并二極管SCR1開通后，除塵器腔體DCP與第一諧振電感Lr、晶閘管開關(guān)及反并二極管SCR1構(gòu)成諧振網(wǎng)絡(luò)，在除塵器腔體DCP產(chǎn)生負(fù)極性脈沖高壓，諧振完成后，二極管過零自動關(guān)斷。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，諧振完成后，GTO雙向開關(guān)GTO1開通；第一耦合電感Lps、第二耦合電感Ldc第三耦合電感Lm與第二諧振電感Lmr、GTO雙向開關(guān)GTO1、阻尼電阻Rm、諧振電容Cm構(gòu)成新的諧振網(wǎng)絡(luò)，使第二耦合電感Ldc內(nèi)能量轉(zhuǎn)移消耗在阻尼電阻Rm上；同時第二直流電源V_DC通過新諧振網(wǎng)絡(luò)給除塵器腔體DCP供電，使第一次諧振產(chǎn)生的負(fù)極性脈沖高壓波形迅速恢復(fù)諧振前的直流負(fù)極性高壓狀態(tài)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，采用新型的脈沖電源拓?fù)?，通過一次諧振產(chǎn)生脈沖高壓波形，實(shí)現(xiàn)脈沖高壓利于除塵；通過二次諧振，改善由一次諧振產(chǎn)生脈沖高壓波形，減小脈沖電壓波形震蕩及電壓拖尾，提高除塵效率及電源電路穩(wěn)定性；二次諧振由三抽頭耦合電感耦合完成，二次諧振可通過耦合電感，工作在低電壓狀態(tài)，減小開關(guān)管電壓應(yīng)力，提高其可靠性，控制方便，安全高效。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，晶閘管及反并二極管SCR1與GTO雙向開關(guān)GTO1同為關(guān)閉時，電路直流工作狀態(tài)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，晶閘管及反并二極管SCR1開通后到諧振結(jié)束工作示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路中，脈沖電源負(fù)載電壓電流理想波形圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，GTO雙向開關(guān)GTO1開通到晶閘管及反并二極管SCR1再次開通前工作示意圖；

圖6為現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)脈沖電源的負(fù)載電壓波形圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路中，脈沖電源的負(fù)載電壓波形圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路中，脈沖電源的三抽頭耦合電感第三耦合電感副邊諧振電流波形圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路中，所用開關(guān)器件SCR驅(qū)動信號波形及GTO驅(qū)動信號波形圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。下文中將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，能夠緩減脈沖電源電壓拖尾、直流電壓疊加，脈沖震蕩等問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，如圖1所示，包括：

第一直流電源V_PS和第二直流電源V_DC；

第一直流電源V_PS負(fù)極與地相連，正極與第一耦合電感Lps相連；第二直流電源V_DC正極與地相連，負(fù)極與第二耦合電感Ldc相連；

第一耦合電感Lps和第二耦合電感Ldc輸出電壓加載在耦合電容C1兩端；

第一耦合電感Lps另一端連接第一諧振電感Lr，第一諧振電感Lr另一端與晶閘管及反并二極管SCR1連接，SCR1另一端與大地相連；

第二耦合電感Ldc另一端與保護(hù)繞阻coil相連，保護(hù)繞阻coil與除塵器腔體DCP相連，除塵器腔體另一端與大地相連；

第三耦合電感Lm串聯(lián)諧振電容Cmr，串聯(lián)第二諧振電感Lmr，串聯(lián)阻尼電阻Rm，串聯(lián)GTO雙向開關(guān)GTO1。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一耦合電感Lps、第二耦合電感Ldc、第三耦合電感Lm均為三抽頭耦合電感。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖2所示(其中，加粗線段表示電路的模態(tài)，即當(dāng)前電路在工作的部分)，當(dāng)晶閘管及反并二極管SCR1與GTO雙向開關(guān)GTO1同為關(guān)閉時，由第二直流電源VDC供電，通過第二耦合電感Ldc經(jīng)過保護(hù)繞組coil給除塵器腔體DCP供電，供電電壓為直流負(fù)極性高電壓。

結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖3(其中，加粗線段表示電路的模態(tài)，即當(dāng)前電路在工作的部分)所示，晶閘管及反并二極管SCR1開通后，除塵器腔體DCP與第一諧振電感Lr、晶閘管開關(guān)及反并二極管SCR1構(gòu)成諧振網(wǎng)絡(luò)，在除塵器腔體DCP產(chǎn)生負(fù)極性脈沖高壓，諧振完成后，二極管過零自動關(guān)斷。

如圖4所示，一次諧振網(wǎng)絡(luò)諧振，在除塵器腔體DCP產(chǎn)生的電壓電流波形，理想狀態(tài)如圖4所示，理想狀態(tài)忽略了一次諧振網(wǎng)絡(luò)的線路阻尼、開關(guān)器件阻尼、諧振電感(Lr)上的阻尼，同時認(rèn)為耦合電感(Ldc、Lps)在諧振時，無電壓電流變化。而實(shí)際電路卻不能忽略這些要素。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖5所示(其中，加粗線段表示電路的模態(tài)，即當(dāng)前電路在工作的部分)，諧振完成后，GTO雙向開關(guān)GTO1開通；第一耦合電感Lps、第二耦合電感Ldc第三耦合電感Lm與第二諧振電感Lmr、GTO雙向開關(guān)GTO1、阻尼電阻Rm、諧振電容Cm構(gòu)成新的諧振網(wǎng)絡(luò)，使第二耦合電感Ldc內(nèi)能量轉(zhuǎn)移消耗在阻尼電阻Rm上；除塵器腔體DCP由第二直流電源V_DC通過新諧振網(wǎng)絡(luò)供電，以便于第一次諧振產(chǎn)生的負(fù)極性脈沖高壓波形恢復(fù)諧振前的直流負(fù)極性高壓狀態(tài)。

圖6所示是傳統(tǒng)脈沖電源的負(fù)載電壓波形圖。傳統(tǒng)脈沖電源在除塵器腔體DCP上產(chǎn)生的電壓波形，由于實(shí)際系統(tǒng)的線路阻尼及開關(guān)管阻尼不可避免及耦合電感電壓電流等要素，傳統(tǒng)脈沖電源電壓波形存在震蕩及拖尾現(xiàn)象。負(fù)載電壓波形有12％左右的超調(diào)，同時負(fù)載電壓震蕩衰減，持續(xù)10—50倍脈沖周期，電壓震蕩會引起除塵器不穩(wěn)定，電壓拖尾限制了脈沖重復(fù)頻率最值，使得脈沖除塵器在重載下難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)勢在必行。

如圖7所示，為本發(fā)明提出新型帶脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路的負(fù)載電壓波形圖，如圖9脈沖電源系統(tǒng)所用開關(guān)器件SCR驅(qū)動信號波形及GTO驅(qū)動信號波形圖所示，通過合理控制晶閘管及反并二極管(SCR1)、GTO雙向開關(guān)(GTO1開通關(guān)斷，使得負(fù)載電壓波形超調(diào)可控在1％內(nèi)，電壓拖尾可控在小于脈沖周期。同時，如圖8所示，為三抽頭耦合電感第三耦合電感(Lm)兩端的諧振電流波形，通過耦合電感可以將高壓側(cè)的能量轉(zhuǎn)移到低壓側(cè)通過諧振消耗掉，耦合電感的設(shè)計(jì)可以減小開關(guān)管電壓應(yīng)力，更易于控制實(shí)現(xiàn)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。本發(fā)明提出的新型帶脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路針對傳統(tǒng)高壓脈沖電路負(fù)載電壓波形存在震蕩及拖尾現(xiàn)象，使得該問題得到較好解決。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路，采用新型的脈沖電源拓?fù)洌ㄟ^一次諧振產(chǎn)生脈沖高壓波形，實(shí)現(xiàn)脈沖高壓利于除塵；通過二次諧振，改善由一次諧振產(chǎn)生脈沖高壓波形，減小脈沖電壓波形震蕩及電壓拖尾，提高除塵效率及電源電路穩(wěn)定性；二次諧振由三抽頭耦合電感耦合完成，二次諧振可通過耦合電感，工作在低電壓狀態(tài)，減小開關(guān)管電壓應(yīng)力，提高其可靠性，控制方便，安全高效。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路通過直流疊加脈沖的方式，提高了除塵效率，提高了電源利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時提出新的優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，優(yōu)化了負(fù)載電壓波形，使得除塵效率進(jìn)一步提高，應(yīng)用范圍更廣。該種新型帶脈沖電壓優(yōu)化的脈沖電源電路在新的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)下將有廣闊的市場應(yīng)用前景。

本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對于設(shè)備實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。