CN200981020Y - 节能型电除尘器高频脉冲电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能型电除尘器高频脉冲电源及控制装置。包括电除尘器，高频脉冲变压器、高频逆变电路、调幅电路、三相整流滤波电路和多CPU控制单元；所述的电除尘器、高频脉冲变压器、高频逆变电路、调幅电路和三相整流滤波电路依次相连接，高频逆变电路、调幅电路和三相整流滤波电路与多CPU控制单元相互连接。本实用新型充分利用电除尘器的电容特性与高频变压器的电感特性，在多CPU控制单元的控制下，有规律地为电除尘器提供高能量电源与低能量电源。

Description

节能型电除尘器高频脉冲电源控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种装置，更准确地说本实用新型涉及一种节能型电除尘器高频脉冲电源及控制装置。

背景技术

电除尘器的最佳运行，需要为电场建立尽可能高的场强和满足烟尘荷电及自身消耗所需要的合适电流。

采用工频电源及控制装置为电除尘器的运行提供电源，是将电网的单相380V电源送入装置内，通过改变可控硅的导通角改变电源电压，即通过调相实现调压。该工频调压电源送工频变压器进行升压、整流，为电除尘器提供负高压直流脉动电源。通常，为了提高电除尘器的除尘效率，往往努力增加装置内的导通角，以提高运行电压，即提高电除尘器内电场的场强。但随着导通角的增加，在提高电压的同时，也将增加电流，且电流增加的斜率比电压增加的斜率大得多，当导通角增加到某一个值时，电流呈非线性增加，远远超过烟尘荷电所需要的电流，因此，虽然为电场提供了一定的场强，也能够提高电除尘器运行的除尘效率，但同时除少量的电流用于烟气中粉尘荷电外，大量的电流以光能和热能的形式被浪费掉。

采用高频开关电源及控制装置为电除尘器的运行提供电源，是将电网三相380V电源送入装置内，经过整流滤波、逆变得到高频电源，即通过调频实现调压。该高频电源送高频变压器进行升压、整流，为电除尘器提供负高压直流脉动电源。该装置虽然为电除尘器提供的场强比工频电源装置的高得多，为进一步提高电除尘器的除尘效率、满足新的环保关于烟尘排放标准的要求，做出了贡献，但与常规电源相比，也仅仅提高了除尘效率，并没有降低电除尘器运行电能的消耗，同样存在电能大量浪费的现象。尤其当电除尘器因其绝缘耐压材料老化时，往往通过改变装置内的电源频率、或通过改变电源波形的占空比来调整电压的幅值。前者受与之匹配的电除尘器的本体制约，后者受高频变压器的适应性制约，故只能小范围地调整电源的幅值，且无法让电源充分发挥作用，既造成电能的大量浪费，又影响设备运行的安全性。

电除尘器是一个大的电容体，为电除尘器提供高压电源的变压器是一个大的电感，故它们具有储能特性；但同时它们也是等效电阻，具有耗能特性。在耗能过程中，将产生热能，该热能具有改变电容特性的副作用，并且随着热能的增加，将使得电容的耐压性能降低，此时在可控硅的导通角不变的条件下，运行电压将降低。反之，充分利用这一储能特性，不但提高了电除尘器的除尘效率，而且避免了电能的浪费。高频脉冲电源及控制装置正是根据这一特点，采用节能型调幅电路来实现节能的。因其频率较高，单个波形的能量小，具有与高频开关电源装置相同效果，即与工频电源相比，可提高电除尘器的除尘效率，但同时又与高频开关电源有别，高频电源波形的幅值更加灵活，故可大幅度节能。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种可以大幅度地调整电源电压的范围，在满足电除尘器运行工况需要的前提下，既能提高电除尘器的除尘效率；又能降低电除尘器的运行电耗；对电除尘器中绝缘耐压有要求的部件，还能延长其使用寿命的节能型电除尘器高频脉冲电源及控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型是采取以下的技术方案来实现的：

节能型电除尘器高频脉冲电源控制装置，包括电除尘器，其特征在于它还包括高频脉冲变压器、高频逆变电路、调幅电路、三相整流滤波电路和多CPU控制单元；所述的电除尘器、高频脉冲变压器、高频逆变电路、调幅电路和三相整流滤波电路依次相连接，高频逆变电路、调幅电路和三相整流滤波电路与多CPU控制单元相互连接。

节能型电除尘器高频脉冲电源控制装置其具体原理框图如图1。其中电网三相380V，50Hz电源送入装置后，首先经过三相整流滤波电路进行整流滤波，得到540V的直流电压，由节能型调幅电路根据电除尘器的结构选型与运行工况，分别进行高能量与低能量电源的PWM调幅，得到满足电除尘器运行需要的高、低能量电源，供高频逆变电路进行逆变，得到高频交变信号送出装置。该信号接入高频脉冲变压器的初级，进行升压、整流后，为电除尘器提供最大峰值可高达200kV的负直流脉动电源。

节能型调幅电路设计在整流滤波电路与高频逆变电路之间。该节能型调幅电路见图2，它由两级电子开关电路共三只IGBT器件及电感、电容滤波电路并联组成。一级电子开关电路，由一只IGBT(T1)器件构成，用于对输入电压进行小范围调整，为电除尘器提供高能量电源；另一级电子开关电路，由两只IGBT(T2、T3)器件及电感(L)、电容(C)滤波电路构成，用于对输入电压进行大范围调整，为电除尘器提供低能量电源。两级电路在多CPU软件的控制下，相互配合，实现电源装置输出电压的大范围的灵活调整。

第一级电路仅一只IGBT(T1)，其输入端接整流滤波电路的输出端；其输出端接高频逆变电路的输入端；其控制端受控于多CPU控制单元。第二级电路的一只IGBT(T2)的输入端，接整流滤波电路的输出端；输出端串接电感元件(L)的一端，电感元件(L)的另一端，除作为另一只IGBT(T3)的输入端，还并接一只电容(C)到地；另一只IGBT(T3)的输出端，接高频逆变电路的输入端。

电网三相380V、50Hz电源，施加在装置的整流滤波电路后，得到540V的直流电压，做为调幅电路的输入。当电除尘器运行需要高能量电源时，第一级电路T1工作，第二级电路T2、T3关闭；当电除尘器运行需要低能量电源时，第一级电路T1关闭，第二级电路T2、T3工作。当电网电压高于380V时，T1工作在PWM调制状态下，在为电除尘器运行提供高能量电源时，其输出电压保持在540V左右；当电网电压低于380V时，T1工作在电平状态下，在为电除尘器运行提供高能量电源的同时，向后续电路反馈电网欠压信息，由后续电路根据欠压差值通过频率小范围调节予以弥补。T2、T3工作在PWM调制状态下，根据电除尘器运行的实际需要，实时调整PWM的调制频率，为电除尘器运行提供低能量电源。T1的输出范围为540V(±10％)，T2、T3的输出在0～540V(-10％)范围内，两级电路相互配合，可实现电除尘器运行电压的无极调压。

该电路的工作波形如图3所示。U1Z为整流输出的直流电压，UF2为T1输出的高能量直流电压，UF1为T2、T3输出的低能量直流电压，且随着电除尘器运行的需要而改变，即UF1与UF2的幅度比实时改变，其高、低能量的占空比t2与t1之间也随着电除尘器运行的需要而改变。

由于将节能型调幅电路用于电除尘器高频脉冲电源及控制装置中，故可根据电除尘器内部结构、锅炉的形式、锅炉燃烧所用的煤种及燃烧后的灰的成分、发电机负荷的高低等各种运行工况，充分利用电除尘器的电容特性与高频变压器的电感特性，在多CPU控制单元的控制下，有规律地为电除尘器提供高能量电源与低能量电源。当为电除尘器提供高能量电源时，一方面在电除尘器内建立电场，对烟气中的粉尘进行荷电及满足自身消耗；另一方面对电容体进行充电，将多余电荷储存在电容体中。当为电除尘器提供低能量电源时，一方面利用已建立的电场，对烟气中的粉尘进行荷电；另一方面补充因电除尘器具有电阻特性而消耗掉的电场能量，继续维持电场的强度。高能量的电源，可以为电除尘器建立较高的场强，让烟气中的粉尘迅速荷电，提高除尘效率；低能量的电源，可作为对储能器件在运行过程中所消耗能量的补充，在满足电除尘器最佳运行所需电能的前提下，实现节能。

附图说明：

图1是本实用新型应用于电除尘器中装置的电原理框图；

图2是本实用新型中节能型调幅电路的电路图；

图3是本实用新型中节能型调幅电路的工作波形图；

图4是本实用新型应用于电除尘器中装置的电路结构图；

图5是本实用新型应用于电除尘器中装置的工作波形图。

具体实施方式

当采用该节能型电除尘器高频脉冲电源控制装置(见图4)，为电除尘器提供电源时，将改变电除尘器的运行特性，由通过调频实现小范围调压的高频开关电源，演变为通过节能型调幅电路实现大范围调压的高频脉冲电源，在多CPU控制下，既为电除尘器运行提供高能量电源，为电除尘器运行工况建立较强的电场，以提高电除尘器的除尘效率；又为电除尘器运行提供低能量电源，充分利用电容、电感的储能特性，将以光能与热能浪费掉的电能节约下来；还能延长电除尘器的运行寿命。

该装置由三相整流滤波电路、节能型调幅电路、高频逆变电路、多CPU控制单元等组成，其负载设备是高频脉冲变压器与电除尘器。三相整流滤波电路将电网380V、50Hz的电源，进行整流滤波，得到540V左右的直流电压，为装置提供足够带负载能力的、且纹波系数小的高质量的电源，该电源作为调幅电路的输入端，并由调幅电路为负载设备提供满足需要的高、低能量的电源，供高频逆变电路进行高频逆变，得到的高频信号送出装置外，施加于高频脉冲变压器的初级，升压后的次级，进行整流，得到峰值在100kV左右、平均值在72kV左右的负直流脉动电源，送入电除尘器内部，供建立电场及烟尘荷电使用。

该装置在多CPU控制单元的控制下，随着电除尘器运行工况的变化，装置始终为电除尘器提供运行所允许的高能量电源，建立高强度的电场，最大限度的提高除尘效率，其工作波形见图5。电网三相380V工频交流电源送入装置后，经过整流滤波电路，得到波形U1Z；经过节能型调幅电路，得到波形U1F，当电网电压高于380V+5％时，为电除尘器提供高能量的T1(0～t1)，其控制极G1是PWM调制脉冲驱动，反之，G1是电平驱动；根据电除尘器运行需要，为电除尘器提供低能量的T2、T3，输出的电源幅度，可能是t1～t2段的值，也可能是t3～t4值；经过高频逆变电路，得到波形U1；经过高频脉冲变压器及整流，得到波形-U2、I2。从波形图可见，该装置与高频开关电源及控制装置(为电除尘器电场提供的仅有0～t1高能量的波形，而无t1～t2或t3～t4低能量的波形)相比，显然为电除尘器电场提供的电能要少得多。

节能型电除尘器高频脉冲电源及控制装置与工频电源及控制装置相比，除尘效率可提高40％左右，即在经过常规电源实现的除尘效率的基础上，剩余部分又被除掉40％左右，或在常规电源达到的烟尘排放的基础上，进一步降低烟尘排放高达40％左右；同时为电除尘器提供负载设备所合适的低能量电源，以满足烟尘荷电所需要的电流及负载设备本身所消耗的电能，最大限度地节约电能，与常规电源相比，可降低电除尘器运行电耗高达70％以上。

截止2005年底，全国火电装机容量高达5.08亿万千瓦，其中绝大部分采用电除尘器进行除尘，电除尘器运行电耗占机组容量的0.2％左右，按年均发电运行6000小时计算，每年将用于电除尘器运行的电能高达60亿千瓦时，每千瓦时消耗标准煤按360克计算，每年为电除尘器运行所消耗掉的标准煤高达216万吨！若采用具有节能型电除尘器供电装置，按照节能70％计算，每年将节约标准煤高达150万吨。

上述实例不以任何方式限定本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1、节能型电除尘器高频脉冲电源控制装置，包括电除尘器，其特征在于它还包括高频脉冲变压器、高频逆变电路、调幅电路、三相整流滤波电路和多CPU控制单元；所述的电除尘器、高频脉冲变压器、高频逆变电路、调幅电路和三相整流滤波电路依次相连接，高频逆变电路、调幅电路和三相整流滤波电路与多CPU控制单元相互连接。

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