一種應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓直流電源，特別是用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源。
【背景技術(shù)】
[0002]電除塵器是國際公認(rèn)的高效除塵裝置，至今已有100多年的歷史，是燃煤煙氣凈化和許多工業(yè)粉塵污染控制的主要裝置之一。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電、建材水泥、鋼鐵、有色冶煉、化工、輕工造紙、電子和機(jī)械等工業(yè)部門。電除塵系統(tǒng)主要由電除塵器本體和供電電源組成，供電電源產(chǎn)生電除塵所需的高壓，雖然只占電除塵系統(tǒng)總體積的很小一部分，但卻非常重要，對除塵效率的提高具有重要作用。當(dāng)前，電除塵器的供電電源裝置主要是以晶閘管控制的高壓硅整流電源為主，其基本工作頻率就是電網(wǎng)頻率，它體積龐大、質(zhì)量大、效率低，可靠性差，與此同時，其輸出二次電壓波動很大，影響了收塵效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種抗打火性能好、可靠性高、安全的高壓直流電源。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0005]本發(fā)明所提供的應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源，包括變換器及高壓倍加器，其特殊之處在于:所述變換器包括依次連接的三相輸入濾波器、整流電路和高壓電源逆變電路;所述高壓電源逆變電路采用零電流軟開關(guān)IGBT全橋電路，所述高壓電源逆變電路輸出端串聯(lián)第一諧振電容C2，所述高壓倍加器包括依次連接的高壓變壓器、倍壓整流、抗打火電路及高壓輸出結(jié)構(gòu)，所述高壓變壓器的原邊串聯(lián)有諧振電感L1，所述高壓變壓器的原邊并聯(lián)有第二諧振電容C1，所述第一諧振電容C2、諧振電感L1及第二諧振電容C1組成諧振槽路；所述抗打火電路包括電感L2、二極管D1及電阻R1，所述電感L2和二極管D1并聯(lián)，所述R1連接在電感L2和二極管D1并聯(lián)電路的輸出端。
[0006]進(jìn)一步的，所述諧振電感由高壓變壓器的初級漏電感L1提供，所述第二諧振電容C1由高壓變壓器的分布電容提供。
[0007]再進(jìn)一步的，所述高壓直流電源還包括電流采樣電路、高壓采樣電路、控制電路、保護(hù)電路及驅(qū)動電路，所述高壓采樣電路用于對抗打火電路的輸出電壓進(jìn)行采用，所述電流采樣電路用于對倍壓整流電路的輸出電流進(jìn)行采樣，高壓采樣電路及電流采樣電路的輸出信號輸出至控制電路作為控制電路的輸入信號，所述控制電路通過保護(hù)電路和驅(qū)動電路控制高壓電源逆變電路。
[0008]進(jìn)一步的，本發(fā)明的高壓倍加器采用電容立式的結(jié)構(gòu)，高壓變壓器、倍壓整流、抗打火電路及高壓輸出結(jié)構(gòu)整體安裝于圓柱形金屬桶內(nèi)，采用SF6氣體作為絕緣和散熱介質(zhì)。
[0009]再進(jìn)一步的，本發(fā)明的高壓電源逆變電路5安裝于全金屬屏蔽的機(jī)箱內(nèi)，所述機(jī)箱外部配置風(fēng)扇輔助散熱。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[00?1 ] 1、本發(fā)明的尚壓電源抗打火性能好，效率尚，可靠性尚，從而提尚了電除塵效率；具體是:本發(fā)明中高壓電源逆變電路與諧振槽路的結(jié)合具有短路自保護(hù)特性，即負(fù)載短路時，諧振電感可以阻止電流突增，這樣有效減小對電源電路的沖擊，電路的抗打火性能得到提高；與此同時，抗打火電路能夠釋放倍加器電容上的電能，減小打火對電源和負(fù)載的損害；以此來減小打火對電源和負(fù)載的損害，能夠有效保護(hù)電源和負(fù)載并為電源啟動過流保護(hù)提供了時間。
[0012]2、本發(fā)明高壓電源的體積縮小至未進(jìn)行小型化設(shè)計之前的8%?10%，極大地促進(jìn)了高壓電源在電除塵及其他同類領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。具體體現(xiàn)在:由于高頻、高壓場合的應(yīng)用，由于絕緣的需要，變壓器原副邊間距較大，各繞組自身存在有漏電感、層間電容和匝間電容，不可避免地在電路中引入變壓器的寄生參數(shù)，這些寄生參數(shù)對電路的影響隨變壓器變比的增大而顯著增加。本發(fā)明的諧振槽電路利用變壓器自身的電感、電容的自然諧振實(shí)現(xiàn)零電流開通、零電壓零電流關(guān)斷，開關(guān)損耗小，不需外加吸收電路保護(hù)，更進(jìn)一步減少了體積，降低了器件的開關(guān)損耗。
[0013]3、本發(fā)明的變換器采用了磁集成技術(shù)，利用高壓變壓器的漏感與分布電容，減少寄生參數(shù)的影響，并可以提高工作效率。
[0014]4、本發(fā)明高壓倍加器外形采用圓柱形，通過設(shè)計仿真使氣隙中的電場盡可能的均勻化;采用SF6氣體作為絕緣和散熱介質(zhì)，不僅提高了電源的絕緣耐壓性能，而且不需外加散熱裝置，減小了電源的體積和重量。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的小型化高壓直流電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為高壓電源逆變電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖3為抗打火電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明中應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的小型化高壓直流電源裝置由三相工頻交流電供電，經(jīng)過三相輸入濾波器、三相不控全橋整流電路變換為直流電，經(jīng)過高壓電源逆變電路逆變成高頻50kHz交流電，交流電再經(jīng)過高壓變壓器、倍壓整流、抗打火電路及高壓輸出結(jié)構(gòu)等輸出為60kV高壓電。三相輸入濾波器、整流電路、高壓電源逆變電路安裝于全金屬屏蔽的變換器機(jī)箱內(nèi)。變換器機(jī)箱兼作散熱器，將變換器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至外界，變換器機(jī)箱外部配置風(fēng)扇輔助散熱。高壓變壓器、倍壓整流、抗打火電路安裝于高壓倍加器鋼桶內(nèi)。變換器機(jī)箱與高壓倍加器鋼桶之間的電氣連接通過屏蔽電纜及高壓電纜實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明所述的變換器中，開關(guān)頻率選擇為20kHz以上來減小電源體積和減小輸出紋波。本發(fā)明所述的高壓倍加器中，高壓倍加器鋼桶外形采用圓柱形，倍加器采用電容立式的結(jié)構(gòu)，使氣隙中的電場盡可能的均勻化，同時裝配方便，絕緣距離充裕。采用SF6氣體作為絕緣和散熱介質(zhì)，不僅提高了電源的絕緣耐壓性能，而且不需外加散熱裝置，減小了電源的體積和重量。
[0019]高壓輸出通過高壓采樣、電流輸出通過電流采樣反饋至控制電路，控制電路通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電路脈沖頻率對IGBT全橋逆變電路控制，保護(hù)電路對電源進(jìn)行過流、過壓、打火保護(hù)。
[0020]如圖2所示，所述的高壓電源逆變電路采用Η橋電路，采用零電流軟開關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)零電流開通、零電壓零電流關(guān)斷。高壓電源逆變電路輸出只需連接一個高壓串聯(lián)諧振電容，諧振電感由高壓變壓器的初級漏電感L1提供，并聯(lián)諧振電容由高壓變壓器的C1提供。采用這種磁集成技術(shù)可有效減少電源體積和提高工作效率。
[0021]具體的，所述的倍壓整流電路采用C-W倍壓整流電路，輸出的電壓紋波小于2%。如圖3所示，所述的抗打火電路8結(jié)構(gòu)為“電感+二極管+電阻”，以此來減小打火對電源和負(fù)載的損害。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源，包括變換器及高壓倍加器，其特征在于: 所述變換器包括依次連接的三相輸入濾波器、整流電路和高壓電源逆變電路； 所述高壓電源逆變電路采用零電流軟開關(guān)IGBT全橋電路，所述高壓電源逆變電路輸出端串聯(lián)第一諧振電容C2， 所述高壓倍加器包括依次連接的高壓變壓器、倍壓整流、抗打火電路及高壓輸出結(jié)構(gòu)，所述高壓變壓器的原邊串聯(lián)有諧振電感L1，所述高壓變壓器的原邊并聯(lián)有第二諧振電容C1， 所述第一諧振電容C2、諧振電感L1及第二諧振電容C1組成諧振槽路； 所述抗打火電路包括電感L2、二極管D1及電阻R1，所述電感L2和二極管D1并聯(lián)，所述R1連接在電感L2和二極管D1并聯(lián)電路的輸出端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源，其特征在于:所述諧振電感L1由高壓變壓器的初級漏電感提供，所述第二諧振電容C1由高壓變壓器的分布電容提供。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源，其特征在于:所述高壓直流電源還包括電流采樣電路、高壓采樣電路、控制電路、保護(hù)電路及驅(qū)動電路， 所述高壓采樣電路用于對抗打火電路的輸出電壓進(jìn)行采樣，所述電流采樣電路用于對倍壓整流電路的輸出電流進(jìn)行采樣，高壓采樣電路及電流采樣電路的輸出信號輸出至控制電路作為控制電路的輸入信號，所述控制電路通過保護(hù)電路和驅(qū)動電路控制高壓電源逆變電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源，其特征在于: 所述高壓倍加器采用電容立式的結(jié)構(gòu)，高壓變壓器、倍壓整流、抗打火電路及高壓輸出結(jié)構(gòu)，整體安裝于圓柱形金屬桶內(nèi)，采用SF6氣體作為絕緣和散熱介質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源，其特征在于: 所述高壓電源逆變電路安裝于全金屬屏蔽的機(jī)箱內(nèi)，所述機(jī)箱外部配置風(fēng)扇輔助散熱。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于除塵系統(tǒng)的高壓直流電源，包括變換器及高壓倍加器，變換器包括依次連接的三相輸入濾波器、整流電路和高壓電源逆變電路；高壓電源逆變電路采用零電流軟開關(guān)IGBT全橋電路，高壓電源逆變電路輸出端串聯(lián)第一諧振電容C2，高壓倍加器包括依次連接的高壓變壓器、倍壓整流、抗打火電路及高壓輸出結(jié)構(gòu)，高壓變壓器的原邊串聯(lián)有諧振電感L1，所述高壓變壓器的原邊并聯(lián)有第二諧振電容C1，第一諧振電容C2、諧振電感L1及第二諧振電容C1組成諧振槽路；本發(fā)明中高壓電源逆變電路與諧振槽路的結(jié)合具有短路自保護(hù)特性，即負(fù)載短路時，諧振電感可以阻止電流突增，這樣有效減小對電源電路的沖擊，電路的抗打火性能得到提高。
【IPC分類】H02M7/02, H02M1/32
【公開號】CN105429482
【申請?zhí)枴緾N201510969410
【發(fā)明人】王妍, 張晰哲, 劉世貴, 范威, 方吉漢, 林榕
【申請人】西安航天動力研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月21日