專利名稱：一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓靜電除塵技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種涉及中頻技術(shù)、雙輸出變壓 器技術(shù)及自動(dòng)化控制技術(shù)的電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源。
背景技術(shù)：
由于在工業(yè)生產(chǎn)中不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣和飛灰，且煙氣中也含有大量的 細(xì)微粒粉塵，若將這些飛灰和粉塵直接排放到環(huán)境中將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，從而不但對(duì) 生態(tài)環(huán)境造成不同程度的破壞，而且給人們的健康帶來(lái)危害。在過(guò)去的相當(dāng)一段時(shí)間里， 電除塵器在治理大氣污染的過(guò)程中扮演了很重要的角色，功不可沒(méi)；然而，隨著人們對(duì)生活 環(huán)境要求的不斷提高，國(guó)內(nèi)外環(huán)保組織也相應(yīng)出臺(tái)了新的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)污染源的控制及電 除塵設(shè)備有了更高的要求。在新形勢(shì)的緊逼下，雖然現(xiàn)有技術(shù)的電除塵器的除塵效率可達(dá) 99%以上，但由于目前常規(guī)電除塵器都是配套單相工頻電源，導(dǎo)致電源三相輸入不平衡，二 次平均電壓偏低，電場(chǎng)的電流密度小，且易發(fā)生反電暈現(xiàn)象，并未能對(duì)PM2. 5um以下顆粒的 排放實(shí)現(xiàn)有效地控制。其間人們也對(duì)此做了不少改進(jìn)，比如研制了將輸入改為三相的可控 硅工頻相控電源、調(diào)幅式LC恒流源等，在系統(tǒng)控制方面也做了許多工作，比如把反饋控制 量由電壓改成電流，電源調(diào)節(jié)采用了單片機(jī)等等?？v觀其上，都是跟不上環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)“節(jié)能降 耗、可持續(xù)發(fā)展”的客觀要求，其核心問(wèn)題在于電源的工作頻率是工頻50HZ，造成電源的功 率變壓器和濾波電感器電容器體積龐大，耗能耗材，耗費(fèi)空間，并影響除塵效率的提高。電 除塵器的這種傳統(tǒng)的低頻整流電源T/R主要有五大缺點(diǎn)一是工作頻率低，轉(zhuǎn)換效率低至 75%以下，耗費(fèi)電能；二是工作頻率低，使得變壓器和濾波器體積大，重量重，耗費(fèi)了大量的 銅和鐵，不符合可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)價(jià)格又高，性價(jià)比低；三是電源輸入為兩相380v交流工頻 電源，又是工頻相位調(diào)節(jié)，致使輸入功率因數(shù)低至0.7以下，對(duì)電網(wǎng)造成很大的電磁干擾， 電磁兼容性差，不符合自然和諧發(fā)展；四是體積龐大的電源控制調(diào)節(jié)機(jī)箱和隔離升壓用的 工頻變壓器分居兩處，耗費(fèi)空間，增加基建費(fèi)用；五是輸出紋波大，致使電暈電壓低下，波形 又是單一的工頻波，使得無(wú)法適應(yīng)高比電阻的工況，達(dá)不到環(huán)保領(lǐng)域粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的新要 求(2004年我國(guó)火力電廠粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)90年代的200毫克/立方米降低至50毫克 /立方米)。有一種電除塵器雖然從三電場(chǎng)改為五電場(chǎng)，但是仍達(dá)不到50mg/m3排放濃度的 要求。有效的電除塵器改造尤其是對(duì)本體已定型的老除塵器進(jìn)行改造，配備最先進(jìn)的電源 技術(shù)、智能化控制和提高對(duì)細(xì)微顆粒收集的效率才是改造的關(guān)鍵。因此，為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā) 展需要，應(yīng)用新原理或新機(jī)理研究開(kāi)發(fā)新的電除塵器勢(shì)在必行。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是新一代功率電子器件如IGBT，IPM等的應(yīng)用，三相平 衡輸入又能有效提高除塵效率的高頻電源在國(guó)外已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)化。相應(yīng)的高壓硅整流變壓 器就變得體積小、重量輕、損耗少、造價(jià)便宜且技術(shù)性能好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，它不但能夠輸出平穩(wěn)的電壓、向電除塵器提供更高的直流電壓，而且具有能夠節(jié) 約能源、自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定性好、無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、除塵效率高的特點(diǎn)，其所配的中頻高 壓硅整流變壓器具有體積小、重量輕、造價(jià)便宜、效率高的特點(diǎn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出 直流電源，包括一三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān)，用來(lái)連接三相380V50HZ的交流電輸入；一三相整流器，對(duì)三相380V50HZ交流電輸入進(jìn)行整流處理；一濾波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理；一單相中頻逆變器，將輸入的直流信號(hào)逆變處理成單相中頻交流信號(hào)輸出；一空氣開(kāi)關(guān)；一中頻升壓變壓器，對(duì)輸入的中頻交流電壓進(jìn)行升壓處理，轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l高壓交流 電輸出；一中頻雙半波整流器，對(duì)中頻高壓交流電進(jìn)行雙半波整流處理，并設(shè)有二路高壓 直流電輸出；第一高壓直流輸出取樣電路，采集第一路高壓直流輸出的電流、電壓信號(hào)；第二高壓直流輸出取樣電路，采集第二路高壓直流輸出的電流、電壓信號(hào)；一隔離驅(qū)動(dòng)器；以及一 DSP控制器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算和處理，并輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)；三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān)的輸入分別接三相380V50HZ的交流電輸入，三相帶脫扣 器空氣開(kāi)關(guān)的輸出接至三相整流器輸入，三相380V50HZ的交流電通過(guò)三相帶脫扣器空氣 開(kāi)關(guān)輸給三相整流器，由三相整流器對(duì)三相380V50HZ的交流電進(jìn)行整流處理；三相帶脫扣 器空氣開(kāi)關(guān)采集經(jīng)過(guò)的第一輸入電流信號(hào)、第一輸入電壓信號(hào)，并將該信號(hào)分別輸出給DSP 控制器；三相整流器的輸出接至濾波器的輸入，三相整流器將整流處理后的信號(hào)輸出給濾 波器進(jìn)行濾波處理；濾波器的輸出接至單相中頻逆變器的輸入，濾波器將整流、濾波后的直 流信號(hào)輸出給單相中頻逆變器進(jìn)行變頻和逆變處理；單相中頻逆變器的輸出通過(guò)空氣開(kāi)關(guān) 接至中頻升壓變壓器的輸入，單相中頻逆變器向中頻升壓變壓器輸出中頻交流信號(hào)，中頻 升壓變壓器對(duì)該中頻交流信號(hào)進(jìn)行升壓處理；單相中頻逆變器采集經(jīng)過(guò)的電流的溫度信 號(hào)，并輸出給DSP控制器；中頻升壓變壓器的輸出接至中頻雙半波整流器的輸入，中頻升壓 變壓器將升壓后的中頻交流信號(hào)輸出給中頻雙半波整流器，中頻雙半波整流器對(duì)升壓后的 中頻交流信號(hào)進(jìn)行雙半波整流處理，并輸出二路直流高壓信號(hào)；第一高壓直流輸出取樣電 路和第二高壓直流輸出取樣電路的輸入分別接至中頻雙半波整流器的輸出，第一高壓直流 輸出取樣電路、第二高壓直流輸出取樣電路分別對(duì)中頻雙半波整流器的二路高壓直流輸出 進(jìn)行取樣處理；第一高壓直流輸出取樣電路和第二高壓直流輸出取樣電路的輸出分別接至 DSP控制器；DSP控制器的輸出通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)器接至單相中頻逆變器的控制輸入端，DSP控 制器向單相中頻逆變器輸出能夠調(diào)節(jié)單相中頻逆變器輸出幅值和頻率的控制信號(hào)。 所述的中頻升壓變壓器包括次級(jí)繞組Tl ；所述的中頻雙半波整流器由二極管D1、 二極管D2、二極管D3和二極管D4構(gòu)成；所述的第一高壓直流輸出取樣電路由第一電流取 樣電阻Rll和第一電壓取樣電阻R12構(gòu)成；所述的第二高壓直流輸出取樣電路由第二電流 取樣電阻R21和第二電壓取樣電阻R22構(gòu)成；次級(jí)繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極和二極管D2的正極相連接，次級(jí)繞組Tl的另一端分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的 正極相連接；二極管Dl的正極接至第一電壓取樣電阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12 的另一端接至第一電流取樣電阻Rll的一端，第一電流取樣電阻Rll的另一端接至二極管 D4的負(fù)極；二極管D3的正極接至第二電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓取樣電阻R22的 另一端 接至第二電流取樣電阻R21的一端，第二電流取樣電阻R21的另一端接至二極管D2 的負(fù)極；二極管Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻RlO接至第一負(fù)載；二極管D3的正極通過(guò)一個(gè) 阻尼電阻R20接至第二負(fù)載。所述的中頻升壓變壓器包括次級(jí)繞組Tl ；所述的中頻雙半波整流器由二極管D1、 二極管D2、二極管D3和二極管D4構(gòu)成；所述的第一高壓直流輸出取樣電路由第一電流取 樣電阻Rll和第一電壓取樣電阻R12構(gòu)成；所述的第二高壓直流輸出取樣電路由第二電流 取樣電阻R21和第二電壓取樣電阻R22構(gòu)成；次級(jí)繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極 和二極管D2的正極相連接，次級(jí)繞組Tl的另一端分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的 正極相連接；二極管Dl的正極接至第一電壓取樣電阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12 的另一端接至第一電流取樣電阻Rll的一端，第一電流取樣電阻Rll的另一端接至二極管 D4的負(fù)極；二極管D3的正極接至第二電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓取樣電阻R22的 另一端接至第二電流取樣電阻R21的一端，第二電流取樣電阻R21的另一端接至二極管D2 的負(fù)極；二極管Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻RlO與一個(gè)電容Cl的一端相連接，電容Cl的 另一端接至負(fù)載；二極管D3的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻R20與一個(gè)二極管D5的負(fù)極相連接， 二極管D5的正極接至負(fù)載。所述的中頻升壓變壓器包括次級(jí)繞組Tl ；所述的中頻雙半波整流器由二極管D1、 二極管D2、二極管D3和二極管D4構(gòu)成；所述的第一高壓直流輸出取樣電路由第一電流取 樣電阻Rll和第一電壓取樣電阻R12構(gòu)成；所述的第二高壓直流輸出取樣電路由第二電流 取樣電阻R21和第二電壓取樣電阻R22構(gòu)成；次級(jí)繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極 和二極管D2的正極相連接，次級(jí)繞組Tl的另一端分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的 正極相連接；二極管Dl的正極接至第一電壓取樣電阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12 的另一端接至第一電流取樣電阻Rll的一端，第一電流取樣電阻Rll的另一端接至二極管 D4的負(fù)極；二極管D3的正極接至第二電流取樣電阻R21的一端，第二電流取樣電阻R21的 另一端接至第二電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓取樣電阻R22的另一端接至二極管D2 的負(fù)極；二極管Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻RlO接至第一負(fù)載；二極管D2的負(fù)極通過(guò)一個(gè) 阻尼電阻R20接至第二負(fù)載。本發(fā)明的有益效果是，與常規(guī)的工頻高壓硅整流電源相比，本發(fā)明采用三相帶脫 扣器空氣開(kāi)關(guān)、三向整流器、單相中頻逆變器、中頻升壓變壓器、中頻雙半波整流器、DSP控 制器來(lái)構(gòu)成雙輸出直流電源，該直流電源的中頻雙半波整流器輸出二路直流高壓，并通過(guò) 二路取樣電路反饋給DSP控制器，由DSP控制器向單相中頻逆變器輸出控制信號(hào)以調(diào)節(jié)頻 率和幅值。采用該結(jié)構(gòu)后，使得本發(fā)明不僅輸出電壓高、電網(wǎng)輸入平衡、可大幅度減少對(duì)電 網(wǎng)的污染和提高電源利用效率，而且其所配的中頻高壓硅整流雙輸出變壓器具有體積小、 重量輕、造價(jià)便宜、效率高的特點(diǎn)。此外，本發(fā)明應(yīng)用廣泛，它既可以應(yīng)用于新除塵電場(chǎng)的建 設(shè)，也可以應(yīng)用于舊電場(chǎng)的增效改造；本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，以 將電除塵系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的工作有機(jī)連接起來(lái)，從而使其協(xié)調(diào)工作，達(dá)到最佳工作狀態(tài)。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；但本發(fā)明的一種電除塵用智 能中頻高壓雙輸出直流電源不局限于實(shí)施例。


圖1是本發(fā)明的 原理框圖；圖2是實(shí)施例一本發(fā)明的部分電路連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例二本發(fā)明的部分電路連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例三本發(fā)明的部分電路連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，它包括一三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān)11，用來(lái)連接三相380V50HZ的交流電輸入；一三相整流器2，對(duì)三相380V50HZ交流電輸入進(jìn)行整流處理；一濾波器3，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理；一單相中頻逆變器4，將輸入的直流信號(hào)逆變處理成單相中頻交流信號(hào)輸出；一空氣開(kāi)關(guān)12 ；一中頻升壓變壓器5，對(duì)輸入的中頻交流電壓進(jìn)行升壓處理，轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l高壓交流 電輸出；一中頻雙半波整流器6，對(duì)中頻高壓交流電進(jìn)行雙半波整流處理，并設(shè)有二路高壓 直流電輸出；第一高壓直流輸出取樣電路71，采集第一路高壓直流輸出的電流信號(hào)121、電壓 信號(hào)U21 ；第二高壓直流輸出取樣電路72，采集第二路高壓直流輸出的電流信號(hào)122、電壓 信號(hào)U22 ；一隔離驅(qū)動(dòng)器8 ；一 DSP控制器9，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算和處理，并輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)；三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān)11的輸入分別接三相380V50HZ的交流電輸入，三相帶脫 扣器空氣開(kāi)關(guān)11的輸出接至三相整流器2輸入，三相380V50HZ的交流電通過(guò)三相帶脫扣 器空氣開(kāi)關(guān)11輸給三相整流器2，由三相整流器2對(duì)三相380V50HZ的交流電進(jìn)行整流處 理；三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān)11采集經(jīng)過(guò)的第一輸入電流信號(hào)111、第一輸入電壓信號(hào)U11， 并將該信號(hào)(即電流111、電壓Ull)分別輸出給DSP控制器9 ；三相整流器2的輸出接至濾 波器3的輸入，三相整流器2將整流處理后的信號(hào)輸出給濾波器3進(jìn)行濾波處理；濾波器3 的輸出接至單相中頻逆變器4的輸入，濾波器3將整流、濾波后的直流信號(hào)輸出給單相中頻 逆變器4進(jìn)行變頻和逆變處理；單相中頻逆變器4的輸出通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)12接至中頻升壓變 壓器5的輸入，單相中頻逆變器4向中頻升壓變壓器5輸出中頻交流信號(hào)，中頻升壓變壓器 5對(duì)該中頻交流信號(hào)進(jìn)行升壓處理；單相中頻逆變器4采集經(jīng)過(guò)的電流的溫度信號(hào)，并輸出 給DSP控制器9 ；中頻升壓變壓器5的輸出接至中頻雙半波整流器6的輸入，中頻升壓變壓 器5將升壓后的中頻交流信號(hào)輸出給中頻雙半波整流器6，中頻雙半波整流器6對(duì)升壓后的 中頻交流信號(hào)進(jìn)行雙半波整流處理，并輸出二路直流高壓信號(hào)；第一高壓直流輸出取樣電路71和第二高壓直流輸出取樣電路72的輸入分別接至中頻雙半波整流器6的輸出，第一 高壓直流輸出取樣電路71、第二高壓直流輸出取樣電路72分別對(duì)中頻雙半波整流器的二 路高壓直流輸出進(jìn)行取樣處理；第一高壓直流輸出取樣電路71和第二高壓直流輸出取樣 電路72的輸出分別接至DSP控制器9，即第一高壓直流輸出取樣電路71將電流121、電壓 U21輸出給DSP控制器9，第二高壓直流輸出取樣電路72將電流122、電壓U22輸出給DSP 控制器9 ；DSP控制器9對(duì)各路輸入(電流111、電壓Ul 1、單相中頻逆變器4輸出的電流的 溫度信號(hào)、電流121、電壓U21、電流122、電壓U22)進(jìn)行分析比較，產(chǎn)生控制信號(hào)輸出，DSP 控制器9的輸出通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)器8接至單相中頻逆變器4的控制輸入端，DSP控制器9向 單相中頻逆變器4輸出能夠調(diào)節(jié)單相中頻逆變器輸出幅值和頻率的控制信號(hào)。
由于變壓器每伏匝數(shù)的公式為N = 108/(4. 44f · B · A)，其中N為每伏匝數(shù)，f為 變壓器的工作頻率，B為鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度，A為鐵芯截面積，因此當(dāng)變壓器的工作頻率f越高 時(shí)，每伏匝數(shù)N越小，則變壓器的重量、體積越小。可見(jiàn)，本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高 壓雙輸出直流電源，其變壓器與常規(guī)的工頻高壓硅整流變壓器相比，在鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度和 鐵芯截面積相同的情況下，由于其變壓器的工作頻率更高，因此其變壓器的重量和體積更本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，在電除塵中具有如下三種 典型的應(yīng)用。實(shí)施例一，本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，能夠同時(shí)為兩 個(gè)電場(chǎng)提供電源，其部分電路連接示意圖請(qǐng)參見(jiàn)圖2所示，它能夠同時(shí)給電場(chǎng)1和電場(chǎng)2提 供電源。本發(fā)明的中頻升壓變壓器5包括次級(jí)繞組Tl ；中頻雙半波整流器6由二極管D1、 二極管D2、二極管D3和二極管D4構(gòu)成；第一高壓直流輸出取樣電路71由第一電流取樣電 阻Rll和第一電壓取樣電阻R12構(gòu)成；第二高壓直流輸出取樣電路72由第二電流取樣電阻 R21和第二電壓取樣電阻R22構(gòu)成；次級(jí)繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極和二極管D2 的正極相連接，次級(jí)繞組Tl的另一端分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的正極相連接； 二極管Dl的正極接至第一電壓取樣電阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12的另一端接至 第一電流取樣電阻Rll的一端，第一電流取樣電阻Rll的另一端接至二極管D4的負(fù)極；二 極管D3的正極接至第二電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓取樣電阻R22的另一端接至第 二電流取樣電阻R21的一端，第二電流取樣電阻R21的另一端接至二極管D2的負(fù)極；二極 管Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻RlO接至第一負(fù)載，即通過(guò)一個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)接至電場(chǎng)1的 電暈線；二極管D3的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻R20接至第二負(fù)載，即通過(guò)一個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān) 接至電場(chǎng)2的電暈線。本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，由于其中頻雙半波整流器 6采用雙半波供電，有兩個(gè)高壓輸出端，且該兩個(gè)高壓輸出端的極性可正可負(fù)，幅值可大可 小、連續(xù)可調(diào)，既可連續(xù)供電又可采用間歇供電，使得本發(fā)明能夠給兩個(gè)電場(chǎng)供電，且由于 其每個(gè)高壓輸出端都有反饋回控制系統(tǒng)(即電流121、電壓U21、電流122、電壓U22)，使得 它對(duì)每個(gè)高壓輸出端都可靈活控制，這相當(dāng)于兩臺(tái)常規(guī)的工頻高壓硅整流變壓器，但在控 制上又優(yōu)于工頻硅整流變壓器，它可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)每個(gè)高壓輸出端進(jìn)行實(shí)施控制和集中 控制，而不需要通過(guò)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此其可靠性和實(shí)時(shí)性都高于常規(guī)工頻高壓硅整流變壓 器。對(duì)工頻電源而言，若將其全波整流改為雙半波整流，則其每個(gè)輸出端的電路將只有原來(lái)的一半，而對(duì)中頻電源而言，則每個(gè)半波整流輸出的電流都可以達(dá)到工頻電源為全波整流 時(shí)輸出的電流。實(shí)施例二，本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，它能夠供給一 個(gè)電場(chǎng)脈沖和直流雙路電源，其部分電路連接示意圖請(qǐng)參見(jiàn)圖3所示。本發(fā)明的中頻升壓 變壓器5包括次級(jí)繞組Tl ；中頻雙半波整流器6由二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極 管D4構(gòu)成；第一高壓直流輸出取樣電路71由第一電流取樣電阻Rl 1和第一電壓取樣電阻 R12構(gòu)成；第二高壓直流輸出取樣電路72由第二電流取樣電阻R21和第二電壓取樣電阻 R22構(gòu)成；次級(jí)繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極和二極管D2的正極相連接，次級(jí)繞 組Tl的另一端分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的正極相連接；二極管Dl的正極接至 第一電壓取樣電阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12的另一端接至第一電流取樣電阻Rll 的一端，第一電流取樣電阻Rll的另一端接至二極管D4的負(fù)極；二極管D3的正極接至第二 電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓取樣電阻R22的另一端接至第二電流取樣電阻R21的 一端，第二電流取樣電阻R21的另一端接至二極管D2的負(fù)極；二極管Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻 尼電阻Ri0與一個(gè)電容Cl的一端相連接，電容Cl的另一端接至負(fù)載，即通過(guò)一個(gè)高壓隔離 開(kāi)關(guān)接至電場(chǎng)的電暈線；二極管D3的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻R20與一個(gè)二極管D5的負(fù)極 相連接，二極管D5的正極接至負(fù)載。在電除塵中脈沖供電的優(yōu)越性得到了人們的重視。研制和使用高性能的脈沖電源 也成為當(dāng)今提高除塵效率、減低電除塵成本的一項(xiàng)重要工作。在同一臺(tái)電除塵器中，使用脈 沖供電可以獲得比常規(guī)工頻整流供電更高的電暈功率，提高了粒子驅(qū)進(jìn)速度，從而提高了 電收塵效率。應(yīng)用在工業(yè)電除塵的脈沖電源最典型的就是采用一臺(tái)高壓脈沖電源和一臺(tái)常 規(guī)工頻整流的高壓直流電源聯(lián)接組成。目前國(guó)內(nèi)外電除塵脈沖供電電源大多采用在直流基 礎(chǔ)電壓上迭加脈沖電壓的設(shè)計(jì)方案，需要用兩臺(tái)變壓器構(gòu)成兩套電源，分別用于產(chǎn)生直流 基壓和脈沖電壓，因此電源的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴。本發(fā)明可以采用功率 模塊調(diào)制形成脈沖信號(hào)和400Hz半波逆變信號(hào)，然后通過(guò)變壓器升壓、整流獲得脈沖和直 流電壓，其輸出的波形接近或等效于由直流電源和脈沖電源疊加組成的脈沖電源波形，且 其高壓脈沖寬度為30 200 μ S。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高等特點(diǎn)。此外，本發(fā) 明針對(duì)不同比電阻的粉塵，還可通過(guò)分別調(diào)整直流基壓、脈沖頻率和占空比，使之達(dá)到最佳 的除塵效果。實(shí)施例三，本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，還可為透鏡式 除塵系統(tǒng)提供電源，其部分電路連接示意圖請(qǐng)參見(jiàn)圖4所示。本發(fā)明的中頻升壓變壓器5包 括次級(jí)繞組Tl ；中頻雙半波整流器6由二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4構(gòu)成； 第一高壓直流輸出取樣電路71由第一電流取樣電阻Rll和第一電壓取樣電阻R12構(gòu)成；第 二高壓直流輸出取樣電路72由第二電流取樣電阻R21和第二電壓取樣電阻R22構(gòu)成；次級(jí) 繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極和二極管D2的正極相連接，次級(jí)繞組Tl的另一端 分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的正極相連接；二極管Dl的正極接至第一電壓取樣電 阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12的另一端接至第一電流取樣電阻Rll的一端，第一電 流取樣電阻Rll的另一端接至二極管D4的負(fù)極；二極管D3的正極接至第二電流取樣電阻 R21的一端，第二電流取樣電阻R21的另一端接至第二電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓 取樣電阻R22的另一端接至二極管D2的負(fù)極；二極管Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻RlO接至第一負(fù)載，即提供直流高壓Ul ；二極管D2的負(fù)極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻R20接至第二負(fù)載， 即提供直流高壓U2。在透鏡式高壓靜電收塵系統(tǒng)中，既需要負(fù)電暈極又需要正電暈極，若用常規(guī)工頻 高壓硅整流變壓器就需要用兩臺(tái)變壓器構(gòu)成兩套電源，分別用于產(chǎn)生負(fù)電暈極和正電暈 極，因此電源的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都比較復(fù)雜，價(jià)格也較昂貴。本發(fā)明可分別產(chǎn)生負(fù)電暈極和 正電暈極，且負(fù)電暈極和正電暈極的幅值可大可小、連續(xù)可調(diào)，既可連續(xù)供電也可采用間歇 供電，非常適用于透鏡式高壓靜電收塵系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。這樣，一臺(tái)中頻高壓硅整流雙輸出變壓 器就相當(dāng)于兩臺(tái)高壓硅整流變壓器，而且只需要一個(gè)控制系統(tǒng)，這既降低了成本，又提高了 整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，其中頻高壓硅整流雙輸出 變壓器與常規(guī)工頻高壓硅整流變壓器相比，在相同的鐵芯截面積下，前者所用的銅材約為 后者的1/8，前者所用的冷軋取向硅鋼片用量約為后者的1/6，前者的體積約為后者的1/4， 且前者的成本約為后者的1/6。本發(fā)明還可以降低硅整流變壓器的損耗，提高除塵效率與 常規(guī)工頻高壓硅整流電源相比可節(jié)能30%以上，且如果算上單相工作時(shí)電流缺相空損，中 頻高壓硅整流雙輸出電源的實(shí)際節(jié)能接近40%。；中頻高壓硅整流雙輸出電源采用三相輸 出，其除塵效率大于0. 95。中頻高壓硅整流雙輸出電源輸出的二次電壓平穩(wěn)，峰值電壓與有 效值、平均值電壓基本一致，在相同的擊穿電壓下，其二次輸出平均電壓可提高20%以上， 電場(chǎng)的電流密度可提高一倍以上，即輸出二次輸出電流增加一倍；對(duì)于相同的負(fù)載，采用中 頻高壓硅整流雙輸出變壓器可比常規(guī)工頻高壓硅整流變壓器提高一倍以上的有效輸出功 率；有利于提高一些電壓電流偏低的應(yīng)用場(chǎng)合的電暈功率，有利于克服高濃度粉塵的運(yùn)行 效果，從而提高除塵效率；對(duì)于新設(shè)計(jì)的本體可以減少收塵的比面積，降低除塵器總重量， 降低成本。電除塵電源與常規(guī)電源最大的不同就是當(dāng)粉塵積累到一定程度時(shí)或電壓峰值高 于陰陽(yáng)極間氣體擊穿電壓時(shí)電場(chǎng)會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，對(duì)電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于浪涌，而且這種現(xiàn)象 在嚴(yán)重時(shí)可達(dá)到150次/分鐘。該系統(tǒng)可以采用dsPIC33F芯片與最新的智能功率模塊IPM 組成智能中頻電源控制系統(tǒng)，電源頻率從OHz到1000Hz可調(diào)，和1000Hz中頻高壓硅整流雙 輸出變壓器共同組成電除塵用智能中頻高壓電源?？刂撇糠植捎玫氖悄壳跋冗M(jìn)的單片機(jī)芯 片，配用高可靠性外圍芯片組成，可在全時(shí)域內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)和控制。與電網(wǎng)連接，配有熱脫扣 器、電流互感器，結(jié)合“過(guò)壓、過(guò)流檢測(cè)單元”可對(duì)設(shè)備過(guò)載、短路及功率模塊擊穿等故障，實(shí) 現(xiàn)即時(shí)保護(hù)。經(jīng)技術(shù)監(jiān)督部門檢測(cè)，完全可在150次閃絡(luò)/分鐘的環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。采用 低阻抗信號(hào)傳輸及波形整形電路設(shè)計(jì)，提高了設(shè)備在電場(chǎng)工況惡劣、煙氣變化復(fù)雜及電網(wǎng) 諧波分量多的條件下的抗干擾能力。采用高阻抗(阻抗電壓35 42%)中頻變壓器配置， 改善了對(duì)電場(chǎng)供電的伏安特性。配有反電暈振打聯(lián)動(dòng)接口，對(duì)高比電阻粉塵清灰時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn) 換成間歇供電，即提高了振打清灰效果又抑制了二次揚(yáng)塵?？膳浣訚岫葍x，通過(guò)濁度儀反饋 信號(hào)構(gòu)成電除塵器的閉環(huán)控制，根椐濁度儀監(jiān)測(cè)的煙氣工況實(shí)時(shí)調(diào)整輸出的電流、電壓；既 能保證除塵率又能節(jié)約大量能源消耗。采用CAN總線結(jié)構(gòu)可方便地實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，有 友好的人機(jī)界面，使操作控制變得簡(jiǎn)單、靈活。要提高電除塵器的除塵效率，減少粉塵排放，以達(dá)到新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，除了擴(kuò)大和改 進(jìn)電除塵器本體之外，更經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法就是注重系統(tǒng)，找出薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最佳控制。常規(guī)工頻高壓硅整流電源產(chǎn)生的輸出峰值電壓，比本發(fā)明的輸出直流電壓要高20%左右。峰 值電壓高在靜電除塵器電場(chǎng)中易閃絡(luò)。一旦有閃絡(luò)現(xiàn)象，控制系統(tǒng)就要加以控制，降低電 壓，顯著的限制了加在電極上的平均電壓，嚴(yán)重影響電除塵器的除塵效率。本發(fā)明提供了幾 乎無(wú)波動(dòng)的直流輸出，這使得靜電除塵器能夠以閃絡(luò)點(diǎn)電壓運(yùn)行，大大提高了加在電極上 的平均電壓。與常規(guī)工頻高壓柜整流電源相比，本發(fā)明具有優(yōu)異的閃絡(luò)控制性能，它通過(guò)對(duì) 電場(chǎng)中電壓電流波形變化的分析，能非常準(zhǔn)確地判斷閃絡(luò)，并作出最佳處理；本發(fā)明提高了 靜電除塵器的供電電壓和電流，對(duì)于細(xì)而低比電阻的灰塵，電除塵器粉塵排放濃度顯著降 低，提高了除塵效率；本發(fā)明采用電子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字5化控制，從而能夠?qū)㈦姵龎m系統(tǒng) 的各個(gè)設(shè)備的工作有機(jī)地連接起來(lái)，使其協(xié)調(diào)工作，以達(dá)到最佳控制。本發(fā)明采用數(shù)字化控制，具有如下優(yōu)點(diǎn)首先，數(shù)字化控制可采用先進(jìn)的控制方法 (如自適應(yīng)用控制)和智能控制策略，使得電除塵器ESP的自動(dòng)化程度更高；其次，控制靈 活，系統(tǒng)升級(jí)方便，可以在線設(shè)置、修改運(yùn)行參數(shù)，遠(yuǎn)程開(kāi)啟和關(guān)閉電源；第三，可以在同一 個(gè)硬件系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)兩種不同原理的控制，比如可以在以調(diào)頻為主的同時(shí)實(shí)現(xiàn)某些特定情況 下的調(diào)寬控制；第四，數(shù)字傳輸比模擬量傳輸可靠性更高，進(jìn)一步提高了電源的可靠性，易 于標(biāo)準(zhǔn)化；第五，系統(tǒng)維護(hù)方便；第六，系統(tǒng)一致性好，成本低，中斷程序和分支程序的使用 省去了許多硬件電路，生產(chǎn)制造方便；第七，易于組成并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)，擴(kuò)大電源容量，滿足大 功率電除塵器的需求；最后，可以兼?zhèn)潆姵龎m器設(shè)備系統(tǒng)的系統(tǒng)控制功能。本發(fā)明在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)方面，還可以采用模糊概念，運(yùn)用了模糊數(shù)學(xué)運(yùn)算方法， 并且設(shè)有專家型經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，使得設(shè)備具有很高的人工智能控制水平。該人工智能控制系 統(tǒng)可以根據(jù)不同用戶、不同時(shí)間的不同工況條件，自動(dòng)判別并自動(dòng)選擇在多種控制特性中 除塵效果最佳的那種控制特性進(jìn)行控制，并且能夠時(shí)時(shí)在線自動(dòng)跟蹤工況條件、不斷從多 種控制特性中自動(dòng)選擇除塵效果最佳的控制特性。這就保證了電除塵器可長(zhǎng)期穩(wěn)定高效率 地運(yùn)行。本發(fā)明在高壓反饋信號(hào)方面采用了全隔離耦合方式，從而可以避免浪涌電壓的沖 擊，保證元器件的安全可靠；本發(fā)明在火花率控制方面，其火花率可提高到1000次/分鐘以 上甚至可更高。上述實(shí)施例僅用來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流 電源，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何 簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，其特征在于包括一三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān)，用來(lái)連接三相380V50HZ的交流電輸入；一三相整流器，對(duì)三相380V50HZ交流電輸入進(jìn)行整流處理；一濾波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理；一單相中頻逆變器，將輸入的直流信號(hào)逆變處理成單相中頻交流信號(hào)輸出；一空氣開(kāi)關(guān)；一中頻升壓變壓器，對(duì)輸入的中頻交流電壓進(jìn)行升壓處理，轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l高壓交流電輸出；一中頻雙半波整流器，對(duì)中頻高壓交流電進(jìn)行雙半波整流處理，并設(shè)有二路高壓直流 電輸出；第一高壓直流輸出取樣電路，采集第一路高壓直流輸出的電流、電壓信號(hào)；第二高壓直流輸出取樣電路，采集第二路高壓直流輸出的電流、電壓信號(hào)；一隔離驅(qū)動(dòng)器；以及一 DSP控制器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算和處理，并輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)；三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān)的輸入分別接三相380V50HZ的交流電輸入，三相帶脫扣器空 氣開(kāi)關(guān)的輸出接至三相整流器輸入，三相380V50HZ的交流電通過(guò)三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān) 輸給三相整流器，由三相整流器對(duì)三相380V50HZ的交流電進(jìn)行整流處理；三相帶脫扣器空 氣開(kāi)關(guān)采集經(jīng)過(guò)的第一輸入電流信號(hào)、第一輸入電壓信號(hào)，并將該信號(hào)分別輸出給DSP控 制器；三相整流器的輸出接至濾波器的輸入，三相整流器將整流處理后的信號(hào)輸出給濾波 器進(jìn)行濾波處理；濾波器的輸出接至單相中頻逆變器的輸入，濾波器將整流、濾波后的直流 信號(hào)輸出給單相中頻逆變器進(jìn)行變頻和逆變處理；單相中頻逆變器的輸出通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)接 至中頻升壓變壓器的輸入，單相中頻逆變器向中頻升壓變壓器輸出中頻交流信號(hào)，中頻升 壓變壓器對(duì)該中頻交流信號(hào)進(jìn)行升壓處理；單相中頻逆變器采集經(jīng)過(guò)的電流的溫度信號(hào)， 并輸出給DSP控制器；中頻升壓變壓器的輸出接至中頻雙半波整流器的輸入，中頻升壓變 壓器將升壓后的中頻交流信號(hào)輸出給中頻雙半波整流器，中頻雙半波整流器對(duì)升壓后的中 頻交流信號(hào)進(jìn)行雙半波整流處理，并輸出二路直流高壓信號(hào)；第一高壓直流輸出取樣電路 和第二高壓直流輸出取樣電路的輸入分別接至中頻雙半波整流器的輸出，第一高壓直流輸 出取樣電路、第二高壓直流輸出取樣電路分別對(duì)中頻雙半波整流器的二路高壓直流輸出進(jìn) 行取樣處理；第一高壓直流輸出取樣電路和第二高壓直流輸出取樣電路的輸出分別接至 DSP控制器；DSP控制器的輸出通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)器接至單相中頻逆變器的控制輸入端，DSP控 制器向單相中頻逆變器輸出能夠調(diào)節(jié)單相中頻逆變器輸出幅值和頻率的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，其特征在于所述 的中頻升壓變壓器包括次級(jí)繞組Tl ；所述的中頻雙半波整流器由二極管D1、二極管D2、二 極管D3和二極管D4構(gòu)成；所述的第一高壓直流輸出取樣電路由第一電流取樣電阻Rll和 第一電壓取樣電阻R12構(gòu)成；所述的第二高壓直流輸出取樣電路由第二電流取樣電阻R21 和第二電壓取樣電阻R22構(gòu)成；次級(jí)繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極和二極管D2的 正極相連接，次級(jí)繞組Tl的另一端分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的正極相連接；二 極管Dl的正極接至第一電壓取樣電阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12的另一端接至第 一電流取樣電阻Rll的一端，第一電流取樣電阻Rll的另一端接至二極管D4的負(fù)極；二極管D3的正極接至第二電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓取樣電阻R22的另一端接至第二 電流取樣電阻R21的一端，第二電流取樣電阻R21的另一端接至二極管D2的負(fù)極；二極管 Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻RlO接至第一負(fù)載；二極管D3的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻R20接至第二負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，其特征在于所述 的中頻升壓變壓器包括次級(jí)繞組Tl ；所述的中頻雙半波整流器由二極管D1、二極管D2、二 極管D3和二極管D4構(gòu)成；所述的第一高壓直流輸出取樣電路由第一電流取樣電阻Rll和 第一電壓取樣電阻R12構(gòu)成；所述的第二高壓直流輸出取樣電路由第二電流取樣電阻R21 和第二電壓取樣電阻R22構(gòu)成；次級(jí)繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極和二極管D2的 正極相連接，次級(jí)繞組Tl的另一端分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的正極相連接；二 極管Dl的正極接至第一電壓取樣電阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12的另一端接至第 一電流取樣電阻Rll的一端，第一電流取樣電阻Rll的另一端接至二極管D4的負(fù)極；二極 管D3的正極接至第二電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓取樣電阻R22的另一端接至第二 電流取樣電阻R21的一端，第二電流取樣電阻R21的另一端接至二極管D2的負(fù)極；二極管 Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻RlO與一個(gè)電容Cl的一端相連接，電容Cl的另一端接至負(fù)載； 二極管D3的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻R20與一個(gè)二極管D5的負(fù)極相連接，二極管D5的正極 接至負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，其特征在于所述 的中頻升壓變壓器包括次級(jí)繞組Tl ；所述的中頻雙半波整流器由二極管D1、二極管D2、二 極管D3和二極管D4構(gòu)成；所述的第一高壓直流輸出取樣電路由第一電流取樣電阻Rll和 第一電壓取樣電阻R12構(gòu)成；所述的第二高壓直流輸出取樣電路由第二電流取樣電阻R21 和第二電壓取樣電阻R22構(gòu)成；次級(jí)繞組Tl的一端分別與二極管Dl的負(fù)極和二極管D2的 正極相連接，次級(jí)繞組Tl的另一端分別與二極管D3的負(fù)極和二極管D4的正極相連接；二 極管Dl的正極接至第一電壓取樣電阻R12的一端，第一電壓取樣電阻R12的另一端接至第 一電流取樣電阻Rll的一端，第一電流取樣電阻Rll的另一端接至二極管D4的負(fù)極；二極 管D3的正極接至第二電流取樣電阻R21的一端，第二電流取樣電阻R21的另一端接至第二 電壓取樣電阻R22的一端，第二電壓取樣電阻R22的另一端接至二極管D2的負(fù)極；二極管 Dl的正極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻RlO接至第一負(fù)載；二極管D2的負(fù)極通過(guò)一個(gè)阻尼電阻R20接 至第二負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電除塵用智能中頻高壓雙輸出直流電源，包括三相帶脫扣器空氣開(kāi)關(guān)、三相整流器、濾波器、單相中頻逆變器、空氣開(kāi)關(guān)、中頻升壓變壓器、中頻雙半波整流器、第一高壓直流輸出取樣電路、第二高壓直流輸出取樣電路、隔離驅(qū)動(dòng)器和DSP控制器；該直流電源的中頻雙半波整流器輸出二路直流高壓，并通過(guò)二路取樣電路反饋給DSP控制器，由DSP控制器向單相中頻逆變器輸出控制信號(hào)以調(diào)節(jié)頻率和幅值。本發(fā)明具有輸出電壓高、電網(wǎng)輸入平衡、可大幅度減少對(duì)電網(wǎng)的污染和提高電源利用效率的特點(diǎn)，且其所配的中頻高壓硅整流雙輸出變壓器具有體積小、重量輕、造價(jià)便宜、效率高的特點(diǎn)。它應(yīng)用廣泛，可以應(yīng)用于新除塵電場(chǎng)的建設(shè)以及舊電場(chǎng)的增效改造等。
文檔編號(hào)H02M7/04GK102107157SQ20091026674
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者馬宗煊, 黃志超 申請(qǐng)人:廈門銳傳科技有限公司