電除塵用直流脈沖供電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)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(fā)生電路、脈沖發(fā)生電路、偏磁電路和控制電路，所述直流發(fā)生電路由三相整流濾波電路、全橋逆變電路、諧振網(wǎng)絡(luò)、高頻變壓器和高壓整流電路依次串聯(lián)構(gòu)成；所述脈沖發(fā)生電路由交流調(diào)壓電路、工頻變壓器、三相整流濾波電路、諧振網(wǎng)絡(luò)和高頻脈沖變壓器依次串聯(lián)構(gòu)成。本發(fā)明脈沖發(fā)生電路直流供電部分采用了交流調(diào)壓及串聯(lián)整流的方式，減小了整流電路的電壓應(yīng)力，有利于整流橋及整流濾波電路的設(shè)計及電路的穩(wěn)定運行。
【專利說明】 電除塵用直流脈沖供電裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及電源變換領(lǐng)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(shù)】:
隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快和消費結(jié)構(gòu)的持續(xù)升級，能源需求呈剛性增長，由此帶來的環(huán)境污染日益嚴(yán)峻。因此，國家在“十二五”期間，繼續(xù)大力推進“節(jié)能減排”工作，力求形成環(huán)境友好和資源節(jié)約型的經(jīng)濟發(fā)展模式。
[0003]防治大氣污染是我國節(jié)能減排的一項重要工作，今年以來，我國中東部地區(qū)連續(xù)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(dāng)長一段時間內(nèi)，以煤炭為主要能源的格局難以改變，煤炭消耗量將持續(xù)增長。煤炭燃燒產(chǎn)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(shè)備進行收集處理是工業(yè)領(lǐng)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(rèn)的高效除塵設(shè)備，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電、建材水泥、鋼鐵等工業(yè)部門的燃煤煙氣凈化和工業(yè)粉塵污染控制。
[0004]靜電除塵電源作為電除塵器系統(tǒng)的核心裝置，它產(chǎn)生除塵所需的高壓，對除塵效率有著至關(guān)重要的影響，其性能指標(biāo)決定了電除塵器系統(tǒng)的技術(shù)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(chǔ)上，疊加微秒級脈寬的脈沖電壓。脈沖供電具有以下優(yōu)點:①脈沖電壓持續(xù)時間短，不易觸發(fā)閃絡(luò)，減少了能量損失，節(jié)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(fā)生，減少粉塵排放。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)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(fā)明的具體技術(shù)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(fā)生電路、脈沖發(fā)生電路、偏磁電路和控制電路，
所述直流發(fā)生電路由三相整流濾波電路、全橋逆變電路、諧振網(wǎng)絡(luò)、高頻變壓器和高壓整流電路依次串聯(lián)構(gòu)成；
所述脈沖發(fā)生電路由交流調(diào)壓電路、工頻變壓器、三相整流濾波電路、諧振網(wǎng)絡(luò)和高頻脈沖變壓器依次串聯(lián)構(gòu)成。
[0007]所述脈沖發(fā)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(fā)生電路的諧振網(wǎng)絡(luò)采用了二個諧振電路串聯(lián)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(jīng)過三相EMI濾波器后分別給直流發(fā)生電路和脈沖發(fā)生電路供電。
[0010]所述直流發(fā)生電路輸出串聯(lián)高頻高壓扼流圈后接入除塵器負(fù)載。
[0011]所述控制電路包括輔助電源、DSP+FPGA雙核控制系統(tǒng)、數(shù)字/模擬信號采樣調(diào)理電路、溫度檢測電路、驅(qū)動/保護電路和通訊電路。
[0012]所述脈沖發(fā)生電路直流母線采用交流調(diào)壓、工頻變壓、三相整流濾波串聯(lián)得到，工頻變壓器為二路隔離輸出，每路分別經(jīng)三相整流濾波后串聯(lián)得到直流高壓供給后級諧振網(wǎng)絡(luò)，其中串聯(lián)點接地。
[0013]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點:
1、本發(fā)明脈沖發(fā)生電路直流供電部分采用了交流調(diào)壓及串聯(lián)整流的方式，減小了整流電路的電壓應(yīng)力，有利于整流橋及整流濾波電路的設(shè)計及電路的穩(wěn)定運行。
[0014]2、本發(fā)明脈沖發(fā)生電路諧振網(wǎng)絡(luò)采用了 2個諧振電路串聯(lián)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(yīng)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(fù)載上的電壓脈沖寬度越窄，除塵器與不容易發(fā)生閃絡(luò)，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(fā)明在直流發(fā)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(fā)生電路輸出的脈沖電壓對直流發(fā)生電路造成的沖擊，提高設(shè)備的可靠性。
[0016]4、本發(fā)明控制電路采用了 DSP+FPGA雙核控制系統(tǒng)，同時利用FPGA在實時、并行數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢及DSP在復(fù)雜算法處理上的優(yōu)勢，既可通過FPGA實現(xiàn)信號的高速采集/轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)供電裝置的實時控制及保護，又可通過DSP實現(xiàn)直流脈沖供電裝置多種供電模的控制及閃絡(luò)控制。
[0017]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明直流脈沖供電裝置的總體結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是脈沖發(fā)生電路的原理圖；
圖3是直流發(fā)生電路的原理圖；
圖中:1-交流調(diào)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(wǎng)絡(luò)，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(fù)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(wǎng)絡(luò)，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(jié)合附圖，對本發(fā)明技術(shù)方案描述如下。
[0019]如圖1所示，本發(fā)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(fā)生電路、脈沖發(fā)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(tǒng)(采用201220334118.4號專利的基于DSP和FPGA的高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng))、數(shù)字/模擬信號采樣調(diào)理電路、溫度檢測電路、驅(qū)動/保護電路和通訊電路。
[0020]直流發(fā)生電路和脈沖發(fā)生電路共用一個三相交流電源，三相交流電源經(jīng)過三相EMI濾波器后分別供給直流發(fā)生電路和脈沖發(fā)生電路。
[0021]如圖2所示，脈沖發(fā)生電路由交流調(diào)壓電路、工頻變壓器(2)、三相全橋整流濾波電路、諧振網(wǎng)絡(luò)和高頻脈沖變壓器(19)依次串聯(lián)構(gòu)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(fā)生電路的諧振網(wǎng)絡(luò)采用二個諧振電路串聯(lián)的方式。脈沖發(fā)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(tài)，為了放置鐵芯飽和，必須增加磁復(fù)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(diào)整偏磁線圈匝數(shù)、直流電源輸出及限流電阻來調(diào)整磁復(fù)位的伏秒值。
[0023]三相交流電源經(jīng)過EMI濾波器后進入交流調(diào)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(jīng)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(lián)后分別接到諧振網(wǎng)絡(luò)，串聯(lián)中點接地后連接到脈沖變壓器中間抽頭(C)，諧振網(wǎng)絡(luò)輸出經(jīng)高頻脈沖變壓器(19)升壓后經(jīng)隔直電容(24)與高頻扼流圈(35)并聯(lián)后接到除塵器負(fù)載(26)。
[0024]如圖3所示，直流發(fā)生電路由三相整流濾波電路、全橋逆變電路、諧振網(wǎng)絡(luò)(31)、高頻變壓器和高壓整流電路依次串聯(lián)構(gòu)成。高壓整流電路采用倍壓整流電路。直流發(fā)生電路中高壓整流電路采用倍壓整流電路。直流發(fā)生電路還包括高頻高壓扼流圈。
[0025]三相交流電源經(jīng)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(wǎng)絡(luò)(31)，IGBT電流檢測電路(32)用于檢測流經(jīng)諧振網(wǎng)絡(luò)的電流，諧振網(wǎng)絡(luò)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(jīng)高頻扼流圈(35)與隔直電容(24)并聯(lián)后接到除塵器負(fù)載(26)。
[0026]本發(fā)明的工作原理如下:
控制電路通過交流調(diào)壓反饋電壓與設(shè)定進行比較，通過改變交流調(diào)壓電路的控制信號(4?20mA)來調(diào)整脈沖發(fā)生電路的直流母線電壓。
[0027]脈沖發(fā)生電路中諧振網(wǎng)絡(luò)(17)、IGBT (9)、諧振網(wǎng)絡(luò)(18)串聯(lián)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(lián)的諧振網(wǎng)絡(luò)17和諧振網(wǎng)絡(luò)18開始工作，將諧振網(wǎng)絡(luò)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(guān)閉后，脈沖發(fā)生電路的整流濾波輸出將能量傳遞到諧振網(wǎng)絡(luò)，以供給下一次脈沖輸出。高頻脈沖發(fā)生電路的電壓脈沖寬度可通過改變諧振網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)來調(diào)整，脈沖電壓峰值可通過改變直流母線電壓來調(diào)整，脈沖供電功率可通改變IGBT開關(guān)頻率來調(diào)整。
[0028]直流發(fā)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(jīng)諧振網(wǎng)絡(luò)(31)后得到高頻正弦輸入到高頻變壓器原邊，經(jīng)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?nèi)珮蚰孀冸娐?br> (31)的工作頻率來調(diào)整。
[0029]控制電路采集直流母線電壓、諧振網(wǎng)絡(luò)電流、輸出電壓和電流等信號，經(jīng)過隔離和調(diào)理后送至控制系統(tǒng)。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(dāng)溫度超過設(shè)定值時，執(zhí)行過溫保護，關(guān)閉驅(qū)動信號，電源停止工作。信號檢測電路實時監(jiān)控電源運行時各主要節(jié)點的電壓、電流狀態(tài)及狀態(tài)信號，在出現(xiàn)異常情況時可及時執(zhí)行相應(yīng)的保護動作，保證電源的安全、穩(wěn)定運行，通訊電路可將電源實時運行數(shù)據(jù)傳至上位機監(jiān)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(quán)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(fā)生電路、脈沖發(fā)生電路、偏磁電路和控制電路，其特征是: 所述直流發(fā)生電路由三相整流濾波電路、全橋逆變電路、諧振網(wǎng)絡(luò)、高頻變壓器和高壓整流電路依次串聯(lián)構(gòu)成； 所述脈沖發(fā)生電路由交流調(diào)壓電路、工頻變壓器、三相整流濾波電路、諧振網(wǎng)絡(luò)和高頻脈沖變壓器依次串聯(lián)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)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(fā)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(jù)權(quán)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(fā)生電路的諧振網(wǎng)絡(luò)采用二個諧振電路串聯(lián)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(jù)權(quán)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(jīng)過三相EMI濾波器后分別給直流發(fā)生電路和脈沖發(fā)生電路供電。
5.根據(jù)權(quán)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(fā)生電路中高壓整流電路采用倍壓整流電路。
6.根據(jù)權(quán)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(fā)生電路還包括高頻高壓扼流圈，直流發(fā)生電路輸出串聯(lián)高頻高壓扼流圈后接入除塵器負(fù)載。
7.根據(jù)權(quán)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(tǒng)、數(shù)字/模擬信號采樣調(diào)理電路、溫度檢測電路、驅(qū)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(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)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(huán)?？萍加邢薰?br>