CN106179756A - 高频高压sir电源电除尘的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高频高压SIR电源电除尘的实现方法，输入三相380V50~60HZ交流电源，经三相可控整流滤波成约520V直流电压，再经IGBT模块高频逆变输入给高频整流变压器，高频变压整流为70kv，经限流电阻R0供给电除尘器极板。输出电流、电压、反馈至DSP控制器改变脉冲工作频率或脉冲宽度经隔离驱动器送给IGBT全桥高频逆变器以对输出电流输出电压进行调节。输出开路保护、短路保护、变压器油和IGBT的过热保护、输出闪络控制和处理等均由数字信号处理器DSP控制器一并实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型电源的电除尘技术，具体涉及一种适用于电除尘领域的高频高压电源的实现方法。属于环境保护领域。
背景技术
现代工业高速发展的同时，不可避免的带来环境污染问题。工业产品的生产过程中会排放大量的粉尘，粉尘随风扩散会严重污染空气、危害人身健康。因此在工业烟气排放到大气中之前必须对其进行粉尘处理。传统的除尘方法主要有两种，一种是过滤技术，将粉尘和空气进行分离；另一种是通过离心力作用，使气体与粉尘分离开来；这两种方法在工业上都有应用，但都存在效率低、处理烟气量不够高大、能耗高等缺点。近年来，随着电力电子技术的进步，静电除尘技术得到了快速发展，由于其除尘效率高、能耗小、处理粉尘颗粒范围宽和运行费用低，得到了越来越多的重视与应用。
静电除尘器其工作原理是：烟气中灰尘尘粒通过高压静电场时，与电极间的正负离子和电子发生碰撞而荷电（或在离子扩散运动中荷电），带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上，通过振打等方式使电极上的灰尘落入收集灰斗中，使通过电除尘器的烟气得到净化，达到保护大气，保护环境的目的。
目前静电除尘已经成为煤炭加工、矿场、电厂、冶金、石油、化工等我国基础工业中必不可少的除尘手段。
从上世纪八十年代至现在，环保领域电除尘器所使用的高压供电电源基本上都是采用输入为两相的可控硅工频相控电源，其间人们也对此做了不少改进，比如研制了将输入改为三相的可控硅工频相控电源，调幅式LC恒流源等，在系统控制方面也做了许多工作，比如把反馈控制量由电压改成电流，电源调节采用了单片机等等。纵观其上，都是跟不上环保标准不断提高和节能降耗、可持续发展的客观要求，其核心问题是电源的工作频率是工频50HZ，造成电源的功率变压器和滤波电感器电容器体积庞大，耗能耗材，耗费空间，并影响除尘效率的提高。
归纳起来，电除尘器的这种传统的低频整流电源T/R主要有五大缺点：一是工作频率低，转换效率低至75％以下，耗费电能；二是工作频率低，变压器和滤波器体积大，重量重，耗费大量的铜和铁，不符合可持续发展，同时价格又高，性价比低；三是电源输入为两相380v交流工频电源，又是工频相位调节，致使输入功率因数低至0.7以下，对电网造成很大的电磁干扰，电磁兼容性差，不符合自然和谐发展；四是体积庞大的电源控制调节机箱和隔离升压用的工频变压器分居两处，耗费空间，增加基建费用；五是输出纹波大，致使电晕电压低下，波形又是单一的工频波，使得无法适应高比电阻的工况，达不到环保领域粉尘排放标准的新要求（2004年我国火力电厂粉尘排放标准由原来90年代的200毫克/立方米降低至50毫克/立方米）。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可以在对除尘其本体不进行改造的前提条件下，完全替代现有的工频整流电源，同时在提高除尘效率的同时，极大地提高了功率因数、降低了能源消耗，而且不增加任何其它装置。
本发明的目的是这样实现的：一种高频高压SIR电源电除尘的实现方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、输入三相380V/50~60HZ交流电源，经三相整流滤波成约520V直流电压；
步骤二、直流电压再经 IGBT 逆变桥、谐振电容 Cs，谐振电感Ls 及高频变压器组成高频谐振式逆变电路,高频逆变，频率15~50kHZ，输入给高频变压器；
步骤三、逆变波形经过高频变压器升压，约为70kv，再经高频整流桥整流后，在 ESP 上得到电压波形，供给电除尘器阴极板。
步骤四、输出电流、电压、反馈至DSP控制器改变脉冲工作频率或脉冲宽度经隔离驱动器送给IGBT全桥高频逆变器以对输出电流输出电压进行调节。
步骤五、输出开路保护、短路保护、变压器油和IGBT的过热保护、输出闪络控制和处理等均由数字信号处理器DSP控制器一并实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用的高频高压开关电源SIR工作在20kHZ以上，同常规的T/R相比，高频高压开关电源SIR提供了几乎无波动的直流输出，这使的静电除尘器能够以火花发生点电压运行。高频高压开关电源SIR提高了静电除尘器的供电电压和电流，对于细而低比电阻的灰尘，电除尘器粉尘排放浓度显著降低。如果按25％来计算，则在上述相同工况下，高频开关电源SIR输出功率比可控硅工频相控整流电源T/R要高出56％，从而减少了粉尘排放浓度，提高了除尘效率。
附图说明
图1为本发明高频高压SIR电源电除尘的实现原理框图。
图2为本发明中高频开关电源和可控硅相控整流电源T/R的输出直流电压波形。
图3为本发明高频高压SIR电源电除尘的LCC回路拓扑图。
具体实施方式
从图1可以看出：常规的电除尘器可控硅工频相控整流电源T/R产生的输出谷值电压，比高频高压开关电源SIR产生的输出直流电压要低25％。谷值电压在静电除尘器电场中触发火花。电火花能抑制电离，显著的限制了加在电极上的平均电压，严重影响电除尘器的除尘效率。
参见图2，本发明涉及一种高频高压SIR电源电除尘的实现方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、输入三相380V/50~60HZ交流电源，经三相整流滤波成约520V直流电压；
步骤二、直流电压再经 IGBT 逆变桥、谐振电容 Cs，谐振电感Ls 及高频变压器组成高频谐振式逆变电路,高频逆变（频率15~50kHZ），输入给高频变压器，如图3所示；
步骤三、逆变波形经过高频变压器升压（约为70kv），再经高频整流桥整流后，在 ESP 上得到电压波形，供给电除尘器阴极板。
步骤四、输出电流、电压、反馈至DSP控制器改变脉冲工作频率或脉冲宽度经隔离驱动器送给IGBT全桥高频逆变器以对输出电流输出电压进行调节。
步骤五、输出开路保护、短路保护、变压器油和IGBT的过热保护、输出闪络控制和处理等均由数字信号处理器DSP控制器一并实现。
实施例1 ：
某钢厂360m2烧结机机头电除尘高频电源改造，16台高频电源，用于除尘器所有电场，替换了原来的工频电源。原有工频电源，二次电压约40kV，月平均用电89万kW，月电费约54.7万元。应用本高频电源后，二次电压增加到60kV以上，基本无闪络。月平均用电量51万kW，月电费约31.3万元，节约电费23.4万元。节电效率42.6%左右。同时排放浓度由改造前的48.5mg/Nm3减少为排放改造后的31.5mg/Nm3 。
实施例2：
云南某公司自备电厂 3#电除尘器提效改造，8台高频电源，用替换了原来的工频电源。改造前用电量：310kW/h改造后用电量：143kW/h节电效率：54%。同时排放浓度由改造前的200mg/Nm3减少为排放改造后的45mg/Nm3 。
Claims (1)
1.一种高频高压SIR电源电除尘的实现方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
步骤一、输入三相380V/50~60HZ交流电源，经三相整流滤波成约520V直流电压；
步骤二、直流电压再经
IGBT 逆变桥、谐振电容 Cs，谐振电感Ls 及高频变压器组成高频谐振式逆变电路,高频逆变，频率15~50kHZ，输入给高频变压器；
步骤三、逆变波形经过高频变压器升压，约为70kv，再经高频整流桥整流后，在
ESP 上得到电压波形，供给电除尘器阴极板；
步骤四、输出电流、电压、反馈至DSP控制器改变脉冲工作频率或脉冲宽度经隔离驱动器送给IGBT全桥高频逆变器以对输出电流输出电压进行调节；
步骤五、输出开路保护、短路保护、变压器油和IGBT的过热保护、输出闪络控制和处理等均由数字信号处理器DSP控制器一并实现。
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