一種用于細(xì)顆粒強(qiáng)荷電的高壓脈沖發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于脈沖發(fā)生技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于細(xì)顆粒強(qiáng)荷電的高壓脈沖發(fā)生
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【背景技術(shù)】
[0002]電除塵是目前廣泛使用的燃煤飛灰捕集技術(shù)，其原理是荷電顆粒在電場作用下定向迀移達(dá)到收塵集板。顆粒物荷電根據(jù)其粒徑大小可分為場致荷電和擴(kuò)散荷電兩種；細(xì)顆粒(PM2.5)以擴(kuò)散荷電為主，荷電效率低，無法達(dá)到飽和荷電，因此在電場中收集困難，實(shí)驗(yàn)證實(shí)提高電暈電流密度可以增加細(xì)顆粒物的荷電。
[0003]目前，電除塵所采用的高壓源以直流高壓(50_100kV)為主，主要包括單相電源、三相電源和高頻電源。由于除塵器為容性負(fù)載，高壓脈沖產(chǎn)生的電暈電流遠(yuǎn)大于直流高壓，因此使用尚壓脈沖源可以大大提尚細(xì)顆粒物的荷電效率，進(jìn)而提尚其收集效率。
[0004]用于細(xì)顆粒荷電的高壓脈沖形成主要有兩種方法。方法一是在變壓器原邊利用半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生低壓脈沖，再通過脈沖變壓器升壓后產(chǎn)生高壓脈沖，如圖1(a)所示；此方法缺點(diǎn)是由于脈沖的單極性，高功率、高電壓的脈沖變壓器需要絕緣性好，導(dǎo)磁率高，磁通量大的磁芯，因此不僅成本昂貴、制作難度大，而且脈沖變壓器容易使脈沖波形發(fā)生畸變。方法二是在變壓器副邊利用儲能電容和多級半導(dǎo)體開關(guān)組件構(gòu)成脈沖形成單元，如圖1(b)所示；此方法的優(yōu)點(diǎn)是變壓器為常規(guī)變壓器，副邊高壓交流經(jīng)硅堆整流后對儲能電容進(jìn)行充電。由于多級半導(dǎo)體開關(guān)組件為數(shù)十個開關(guān)串聯(lián)(以可控硅為例，形成90kV脈沖高壓輸出需要20只以上的耐壓4500V可控硅串聯(lián))，因此其技術(shù)難度主要為所有開關(guān)的同步觸發(fā)及高壓隔離方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于細(xì)顆粒強(qiáng)荷電的高壓脈沖發(fā)生裝置，其產(chǎn)生的電暈電流遠(yuǎn)大于直流高壓，因此使用高壓脈沖源可以大大提高細(xì)顆粒物的荷電效率，進(jìn)而提尚其收集效率。
[0006]—種用于細(xì)顆粒強(qiáng)荷電的高壓脈沖發(fā)生裝置，包括高壓主回路和高壓隔離觸發(fā)電路；所述的高壓主回路置于變壓器的副邊，其利用變壓器輸出的直流高壓對內(nèi)部儲能電容進(jìn)行充電；充電完成后，由高壓隔離觸發(fā)電路產(chǎn)生多個同步的觸發(fā)脈沖分別觸發(fā)高壓主回路中多個串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)；當(dāng)所有半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通時，儲能電容對外部負(fù)載進(jìn)行脈沖放電。
[0007]所述的高壓主回路包括限流電感、儲能電容、由多個半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)組成的半導(dǎo)體開關(guān)組件、由多個續(xù)流二極管串聯(lián)組成的續(xù)流二極管組件以及高壓同軸電纜組成；其中，限流電感的一端外接變壓器輸出的直流高壓，限流電感另一端與儲能電容的一端、半導(dǎo)體開關(guān)組件的一端以及續(xù)流二極管組件的一端相連，半導(dǎo)體開關(guān)組件的另一端與續(xù)流二極管組件的另一端以及高壓同軸電纜一端的中心導(dǎo)體相連，儲能電容的另一端與高壓同軸電纜一端的外層導(dǎo)體共同接地，高壓同軸電纜的另一端接負(fù)載。
[0008]所述的高壓隔離觸發(fā)電路包括多個高壓隔離觸發(fā)單元，所述的高壓隔離觸發(fā)單元包括光電隔離模塊、驅(qū)動放大模塊和高壓隔離模塊；其中，驅(qū)動放大模塊通過光電隔離模塊接收外部時序脈沖發(fā)生器提供的觸發(fā)脈沖信號對其進(jìn)行功率放大后，再經(jīng)高壓隔離模塊觸發(fā)半導(dǎo)體開關(guān)。
[0009]所述的高壓隔離模塊可為單級隔離，也可為多級隔離；優(yōu)選地，高壓隔離模塊采用兩級隔離脈沖變壓器。
[0010]當(dāng)所述的高壓脈沖發(fā)生裝置為正極性高壓輸出時，限流電感另一端與半導(dǎo)體開關(guān)組件的陽極以及續(xù)流二極管組件的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)組件的陰極與續(xù)流二極管組件的陽極以及高壓同軸電纜一端的中心導(dǎo)體相連；當(dāng)所述的高壓脈沖發(fā)生裝置為負(fù)極性高壓輸出時，限流電感另一端與半導(dǎo)體開關(guān)組件的陰極以及續(xù)流二極管組件的陽極相連，半導(dǎo)體開關(guān)組件的陽極與續(xù)流二極管組件的陰極以及高壓同軸電纜一端的中心導(dǎo)體相連。
[0011]所述的續(xù)流二極管個數(shù)可與半導(dǎo)體開關(guān)個數(shù)相等或不等。
[0012]優(yōu)選地，所述的半導(dǎo)體開關(guān)采用SCR或IGBT。
[0013]優(yōu)選地，所述的限流電感采用耐高壓線繞制的空心電感。
[0014]優(yōu)選地，所述的儲能電容采用耐高壓的低感電容。
[0015]優(yōu)選地，所述的續(xù)流二極管采用雪崩式二極管。
[0016]本發(fā)明高壓脈沖發(fā)生裝置的工作過程如下:外部變壓器輸出的直流高壓通過限流電感對儲能電容進(jìn)行充電，當(dāng)充電完成后，高壓隔離觸發(fā)電路由一個觸發(fā)脈沖信號經(jīng)光電隔離模塊和驅(qū)動放大模塊放大后，再經(jīng)高壓隔離模塊產(chǎn)生多個同步的觸發(fā)脈沖觸發(fā)半導(dǎo)體開關(guān)組件，當(dāng)所有半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通時，儲能電容對除塵器負(fù)載進(jìn)行脈沖放電。
[0017]與傳統(tǒng)直流高壓相比，高壓脈沖產(chǎn)生的電暈電流遠(yuǎn)大于直流高壓，因此使用本發(fā)明尚壓脈沖發(fā)生裝置可以大大提尚細(xì)顆粒物的荷電效率，進(jìn)而提尚其收集效率；同時與在變壓器原邊利用半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生低壓脈沖，再通過脈沖變壓器升壓后產(chǎn)生高壓脈沖的發(fā)生方法相比，本發(fā)明裝置只需常規(guī)交流變壓器，成本低。
【附圖說明】
[0018]圖1 (a)為現(xiàn)有基于變壓器原邊形成的高壓脈沖發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖1 (b)為現(xiàn)有基于變壓器副邊形成的高壓脈沖發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2(a)為本發(fā)明負(fù)極性輸出的高壓脈沖發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2(b)為本發(fā)明正極性輸出的高壓脈沖發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為高壓隔離觸發(fā)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為高壓隔離觸發(fā)電路產(chǎn)生10路觸發(fā)脈沖電壓的實(shí)測波形示意圖。
[0024]圖5(a)為高壓主回路以2kQ水電阻為負(fù)載的電容電壓及負(fù)載電壓波形示意圖。
[0025]圖5(b)為高壓主回路以2kQ水電阻為負(fù)載的負(fù)載電流波形示意圖。
[0026]圖6(a)為高壓主回路以20kQ水電阻為負(fù)載的電容電壓及負(fù)載電壓波形示意圖。
[0027]圖6(b)為高壓主回路以20kQ水電阻為負(fù)載的負(fù)載電流波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]如圖2和圖3所示，本發(fā)明高壓脈沖發(fā)生裝置包括高壓主回路和高壓隔離觸發(fā)電路；高壓主回路包括限流電感(I)、儲能電容(2)、多級半導(dǎo)體開關(guān)組件(3)和續(xù)流二極管組件(4);高壓隔離觸發(fā)電路包括光電隔離單元(5)、放大單元(6)和高壓隔離單元(7);其中: