電除塵用直流脈沖供電裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，該裝置包括三相交流電源、直流發生電路、脈沖發生電路、偏磁電路和控制電路，所述直流發生電路由三相整流濾波電路、全橋逆變電路、諧振網絡、高頻變壓器和高壓整流電路依次串聯構成；所述脈沖發生電路由交流調壓電路、工頻變壓器、三相整流濾波電路、諧振網絡和高頻脈沖變壓器依次串聯構成。本發明脈沖發生電路直流供電部分采用了交流調壓及串聯整流的方式，減小了整流電路的電壓應力，有利于整流橋及整流濾波電路的設計及電路的穩定運行。
【專利說明】 電除塵用直流脈沖供電裝置
[0001]【技術領域】:
本發明涉及電源變換領域，具體涉及一種新型的電除塵用直流脈沖供電裝置。
[0002]【背景技術】:
隨著我國工業化、城鎮化進程加快和消費結構的持續升級，能源需求呈剛性增長，由此帶來的環境污染日益嚴峻。因此，國家在“十二五”期間，繼續大力推進“節能減排”工作，力求形成環境友好和資源節約型的經濟發展模式。
[0003]防治大氣污染是我國節能減排的一項重要工作，今年以來，我國中東部地區連續多次遭受大范圍的霧霾天氣，其根本原因是大氣污染物排放量大。我國是能耗大國，在未來相當長一段時間內，以煤炭為主要能源的格局難以改變，煤炭消耗量將持續增長。煤炭燃燒產生大量的粉塵、二氧化碳和氮氧化物，是大氣污染物排放的主要來源之一。為減少粉塵污染的危害，采用除塵設備進行收集處理是工業領域常用的方法。電除塵器具有處理氣體量大、收塵效率高、運行費用低等特點，是國際公認的高效除塵設備，目前已經廣泛應用于火力發電、建材水泥、鋼鐵等工業部門的燃煤煙氣凈化和工業粉塵污染控制。
[0004]靜電除塵電源作為電除塵器系統的核心裝置，它產生除塵所需的高壓，對除塵效率有著至關重要的影響，其性能指標決定了電除塵器系統的技術水平。靜電除塵電源大致可分為三類:工頻相控整流電源、高頻逆變電源和脈沖電源。其中，脈沖電源的基本原理是在直流電高壓源提供的直流高壓基礎上，疊加微秒級脈寬的脈沖電壓。脈沖供電具有以下優點:①脈沖電壓持續時間短，不易觸發閃絡，減少了能量損失，節能效果顯著脈沖電壓可提高峰值電場強度，增強粉塵荷電量，提高除塵效率；③脈沖供電對高比電阻粉塵的收集尤其有利，可抑制反電暈的發生，減少粉塵排放。
[0005]
【發明內容】
:
本發明的目的在于提供一種新型的靜電除塵用直流脈沖供電裝置。
[0006]本發明的具體技術方案如下:
一種新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，包括三相交流電源、直流發生電路、脈沖發生電路、偏磁電路和控制電路，
所述直流發生電路由三相整流濾波電路、全橋逆變電路、諧振網絡、高頻變壓器和高壓整流電路依次串聯構成；
所述脈沖發生電路由交流調壓電路、工頻變壓器、三相整流濾波電路、諧振網絡和高頻脈沖變壓器依次串聯構成。
[0007]所述脈沖發生電路中高頻脈沖變壓器包含有直流偏磁電路，直流偏磁電路包括直流電源、限流電阻和高頻扼流圈。
[0008]所述脈沖發生電路的諧振網絡采用了二個諧振電路串聯的方式，高頻脈沖變壓器采用三抽頭方式，并且中間抽頭接地。
[0009]所述三相交流電源經過三相EMI濾波器后分別給直流發生電路和脈沖發生電路供電。
[0010]所述直流發生電路輸出串聯高頻高壓扼流圈后接入除塵器負載。
[0011]所述控制電路包括輔助電源、DSP+FPGA雙核控制系統、數字/模擬信號采樣調理電路、溫度檢測電路、驅動/保護電路和通訊電路。
[0012]所述脈沖發生電路直流母線采用交流調壓、工頻變壓、三相整流濾波串聯得到，工頻變壓器為二路隔離輸出，每路分別經三相整流濾波后串聯得到直流高壓供給后級諧振網絡，其中串聯點接地。
[0013]本發明相比現有技術具有如下優點:
1、本發明脈沖發生電路直流供電部分采用了交流調壓及串聯整流的方式，減小了整流電路的電壓應力，有利于整流橋及整流濾波電路的設計及電路的穩定運行。
[0014]2、本發明脈沖發生電路諧振網絡采用了 2個諧振電路串聯的方式，變壓器采用3抽頭方式，并且中間抽頭接地，在減小IGBT電壓應力的同時，可以有效的降低變壓器的漏感，從而輸出電壓脈沖寬度可以得到有效的降低。在不減小脈沖電壓峰值的情況下，施加在除塵器負載上的電壓脈沖寬度越窄，除塵器與不容易發生閃絡，從而可以提高峰值電場強度，增強粉塵荷電量，提高除塵效率。
[0015]3、本發明在直流發生電路輸出增加了高頻高壓扼流圈，可以有效的抑制脈沖發生電路輸出的脈沖電壓對直流發生電路造成的沖擊，提高設備的可靠性。
[0016]4、本發明控制電路采用了 DSP+FPGA雙核控制系統，同時利用FPGA在實時、并行數據處理上的優勢及DSP在復雜算法處理上的優勢，既可通過FPGA實現信號的高速采集/轉換，實現供電裝置的實時控制及保護，又可通過DSP實現直流脈沖供電裝置多種供電模的控制及閃絡控制。
[0017]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是本發明直流脈沖供電裝置的總體結構框圖；
圖2是脈沖發生電路的原理圖；
圖3是直流發生電路的原理圖；
圖中:1-交流調壓電路，2-三相雙路隔離輸出變壓器，3、4均為三相整流橋，5、6、7、8均為整流濾波電路，9-1GBT，10-三相交流輸入，11、12均為IGBT吸收電路，13、14均為火花吸收電路，15、16、22、25、32均為電流檢測電路，17、18均為諧振網絡，19-高頻脈沖變壓器，20、21、23均為偏磁電路，24-隔直電路，26-除塵器負載，27-三相整流橋，28-整流濾波電路，29、30均為全橋逆變電路，31-諧振網絡，33-高頻變壓器，34-高壓整流電路，35-高頻高壓扼流圈。
[0018]【具體實施方式】:
下面結合附圖，對本發明技術方案描述如下。
[0019]如圖1所示，本發明的新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置包括三相交流電源、直流發生電路、脈沖發生電路、偏磁電路和控制電路。控制電路包括輔助電源、DSP+FPGA雙核控制系統(采用201220334118.4號專利的基于DSP和FPGA的高速數據采集處理系統)、數字/模擬信號采樣調理電路、溫度檢測電路、驅動/保護電路和通訊電路。
[0020]直流發生電路和脈沖發生電路共用一個三相交流電源，三相交流電源經過三相EMI濾波器后分別供給直流發生電路和脈沖發生電路。
[0021]如圖2所示，脈沖發生電路由交流調壓電路、工頻變壓器(2)、三相全橋整流濾波電路、諧振網絡和高頻脈沖變壓器(19)依次串聯構成。高頻脈沖變壓器采用三抽頭方式，并且中間抽頭接地，高頻脈沖變壓器包含直流偏磁電路以消除脈沖變壓器鐵芯的單向磁化，直流偏磁電路包括直流電源(23)、限流電阻(22)和高頻扼流圈(20)。脈沖發生電路的諧振網絡采用二個諧振電路串聯的方式。脈沖發生電路的輔助電路包括IGBT吸收電路，火花吸收電路，IGBT電流檢測電路，輸出電流檢測電路(25)。
[0022]由于脈沖變壓器工作在單相磁化狀態，為了放置鐵芯飽和，必須增加磁復位電路，偏磁電路包括直流電源(23)，限流電阻(21)，工頻扼流圈(20)以及電流采樣互感器(22)，偏磁電路給繞在脈沖變壓器上的偏磁線圈供電，通過調整偏磁線圈匝數、直流電源輸出及限流電阻來調整磁復位的伏秒值。
[0023]三相交流電源經過EMI濾波器后進入交流調壓電路(1)，輸出接到工頻隔離變壓器(2)升壓，得到二路隔離三相輸出，二路輸出分別經過三相全橋整流濾波后得到二路直流輸出，二路直流輸出串聯后分別接到諧振網絡，串聯中點接地后連接到脈沖變壓器中間抽頭(C)，諧振網絡輸出經高頻脈沖變壓器(19)升壓后經隔直電容(24)與高頻扼流圈(35)并聯后接到除塵器負載(26)。
[0024]如圖3所示，直流發生電路由三相整流濾波電路、全橋逆變電路、諧振網絡(31)、高頻變壓器和高壓整流電路依次串聯構成。高壓整流電路采用倍壓整流電路。直流發生電路中高壓整流電路采用倍壓整流電路。直流發生電路還包括高頻高壓扼流圈。
[0025]三相交流電源經過EMI濾波器后進入三相整流濾波電路，其輸出接到全橋逆變電路，全橋逆變電路輸出接到諧振網絡(31)，IGBT電流檢測電路(32)用于檢測流經諧振網絡的電流，諧振網絡輸出接到高頻變壓器(33)，高頻變壓器升壓輸出接到高壓整流電路
(34)，其輸出經高頻扼流圈(35)與隔直電容(24)并聯后接到除塵器負載(26)。
[0026]本發明的工作原理如下:
控制電路通過交流調壓反饋電壓與設定進行比較，通過改變交流調壓電路的控制信號(4?20mA)來調整脈沖發生電路的直流母線電壓。
[0027]脈沖發生電路中諧振網絡(17)、IGBT (9)、諧振網絡(18)串聯后接入高頻脈沖變壓器，其中IGBT為半橋型IGBT模塊，其中點連接到高頻脈沖變壓器中間抽頭(C)。IGBT開通，串聯的諧振網絡17和諧振網絡18開始工作，將諧振網絡里的能量通過高頻脈沖變壓器傳遞到輸出，形成脈沖電壓輸出。IGBT關閉后，脈沖發生電路的整流濾波輸出將能量傳遞到諧振網絡，以供給下一次脈沖輸出。高頻脈沖發生電路的電壓脈沖寬度可通過改變諧振網絡的參數來調整，脈沖電壓峰值可通過改變直流母線電壓來調整，脈沖供電功率可通改變IGBT開關頻率來調整。
[0028]直流發生電路中全橋逆變電路將三相整流濾波輸出得到的直流電壓變成高頻方波輸出，經諧振網絡(31)后得到高頻正弦輸入到高頻變壓器原邊，經高頻變壓器(33)升壓后送入高壓整流電路(34)得到高壓直流輸出，高壓直流輸出幅值可通過改變全橋逆變電路
(31)的工作頻率來調整。
[0029]控制電路采集直流母線電壓、諧振網絡電流、輸出電壓和電流等信號，經過隔離和調理后送至控制系統。為保證電路的安全運行，溫度檢測電路將整流橋、IGBT模塊和變壓器的溫度信號采集后送至控制電路，當溫度超過設定值時，執行過溫保護，關閉驅動信號，電源停止工作。信號檢測電路實時監控電源運行時各主要節點的電壓、電流狀態及狀態信號，在出現異常情況時可及時執行相應的保護動作，保證電源的安全、穩定運行，通訊電路可將電源實時運行數據傳至上位機監控畫面，同時也允許通過上位機對電源進行遠程及就地操作。
【權利要求】
1.一種新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，包括三相交流電源、直流發生電路、脈沖發生電路、偏磁電路和控制電路，其特征是: 所述直流發生電路由三相整流濾波電路、全橋逆變電路、諧振網絡、高頻變壓器和高壓整流電路依次串聯構成； 所述脈沖發生電路由交流調壓電路、工頻變壓器、三相整流濾波電路、諧振網絡和高頻脈沖變壓器依次串聯構成。
2.根據權利要求1所述新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，其特征是:所述脈沖發生電路中高頻脈沖變壓器包含有直流偏磁電路，直流偏磁電路包括直流電源、限流電阻和高頻扼流圈。
3.根據權利要求1所述新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，其特征是:所述脈沖發生電路的諧振網絡采用二個諧振電路串聯的方式；高頻脈沖變壓器采用三抽頭方式，并且中間抽頭接地。
4.根據權利要求1所述新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，其特征是:所述三相交流電源經過三相EMI濾波器后分別給直流發生電路和脈沖發生電路供電。
5.根據權利要求1所述新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，其特征是:所述直流發生電路中高壓整流電路采用倍壓整流電路。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，其特征是:所述直流發生電路還包括高頻高壓扼流圈，直流發生電路輸出串聯高頻高壓扼流圈后接入除塵器負載。
7.根據權利要求1所述新型靜電除塵用直流脈沖供電裝置，其特征是:所述控制電路包括輔助電源、DSP+FPGA雙核控制系統、數字/模擬信號采樣調理電路、溫度檢測電路、驅動/保護電路和通訊電路。
【文檔編號】H02M9/06GK104253560SQ201410565284
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】陳祥, 凌雁波, 劉宇芳, 曲震, 黃藝, 虞敏, 董春光, 肖遙, 劉璐 申請人:南京國電環保科技有限公司