CN201611851U - 电除尘用大功率高频高压整流变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于：IGBT逆变电路产生高频交流脉冲通过变压器低压端子接入高频变压器，高频交流脉冲电流流过高频谐振电容与高频变压器初级，高频变压器次级高压绕组产生高频交流高压，最后经整流滤波部分，由高压输出端输出直流高压电。本实用新型电除尘用大功率高频高压整流变压器，最大特点为大功率，高电压；最大功率可达250kW、二次直流高压达100kV，完全满足所有大型火力发电机组电除尘器对电场高压电源的电压功率要求。
Description
技术领域
本实用新型是一种电除尘器(ESP)用高频高压直流开关电源中的核心部件。主要作用是将IGBT等逆变装置产生20KHZ-50KHZ及以上的高频脉冲，升压整流成直流高压电源后，供给电除尘器电场，使电场产生高压电晕放电，静电收尘。本实用新型具有功率大、效率高、体积小的特点。功率可以完全满足300MW-1000MW及以上大型燃煤发电机组电除尘的供电需求，且能使电除尘器达到节能、减排和降耗的效果。
背景技术
目前我国的能源结构中，以燃煤火力发电为主，且在今后很长一段时间内这状况将很难改变。燃煤火力发电主要靠电除尘提供排放烟气的净化处理，在已投入运行或新在建设的电除尘供电电源中，仍然主要用工频50HZ晶闸管(可控硅)调压控制为主。工频正弦波交流电经过晶闸管调压，波形发生畸变，并含有大量谐波，调压后的交流电通过特殊的工频整流变压器升压整流后，送给电除尘电场供电。工频晶闸管调压电除尘供电电源具有体积大、功率因数低、能耗高的特点，且工频晶闸管调压电源整流升压后，产生100HZ的直流脉动波形，也已经不能满足电除尘器的除尘效率、粉尘排放浓度对电除尘电源供电装置的要求。
随着开关电源技术的发展，电除尘电源供电装置必然也将向开关电源技术过度。开关电源具有工作频率高、体积小、直流波形好、高效节能的特点，完全满足国家节能减排的政策要求，实现低碳经济，可持续发展。小功率开关电源的应用已经非常成熟，但是电除尘电源供电装置有其特殊性。功率大，300MW火力发电机组的电除尘单个电场的功率为123KW，600MW为205KW，一般的开关电源很难满足要求。电压高，电除尘电电场要求的工作电源电压为直流72KV-100KV。负载工况恶劣，户外工作且电除尘电场高压空气瞬间击穿，火花放电是长态。
实用新型内容
为了克服上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种电除尘用大功率高频高压整流变压器。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
电除尘用大功率高频高压整流变压器，IGBT逆变电路产生高频交流脉冲，通过变压器低压端子接入高频变压器，高频交流脉冲电流流过高频谐振电容与高频变压器初级，高频变压器次级高压绕组产生高频交流高压，最后经整流滤波部分，由高压输出端输出直流高压电，供给电除尘电场使用。
上述高频电容与高频变压器初级采用串联方式。
上述高频变压器由两个以上功率单元变压器组成，功率单元变压器低压包线圈绕组并联成高频变压器初级交流输入部分，功率单元变压器高压包线圈绕组串联成高频变压器次级升压部分。
上述整流滤波部分采用了由四高压电容和四个高压硅堆组成的全波四倍压整流桥方式。
本实用新型电除尘用大功率高频高压整流变压器，最大特点为大功率，高电压。最大功率可达250KW、二次直流高压达100KV，完全满足所有大型火力发电机组电除尘器对电场高压电源的电压功率要求，本实用新型具备如下特点：
1、高频交流升压变压器部分，为功率单元变压器结构，由若干个功率单元变压器组成一个大功率高频升压变压。使制作大功率高频升压变压器变成制作小功率单元，降低了大功率高频升压变压器对变压器铁芯及整个变压器制造工艺的要求。不同规格的高频变压器，通过减少或增加功率单元的数量，实现模块化组装生产。当功率达到250KW时，只需要5只高频变压器功率单元即可满足。
2、功率单元变压器组合连接方式为：初级绕组采用并联连接线方式，使高频变压器的初级绕组导电截面积大为减少，减小了高频变压器初级绕组的体积；变压器次级绕组采用串联连接线方式，使各个功率单元的变比降低，减少了高压包的匝数，也减小了高频变压器次级绕组的体积。
3、高压整流滤波部分采用全波四倍压整流桥方式，高频变压器交流高压只需要达到25KV即可以输出100KV高压直流电，高频变压器总变比减少4倍，使各个功率单元变压器的变比进一步减少，减小了的功率单元的体积，降低了制造难度及工艺要求。
4、高频变压器初级绕组集成了谐振电容，谐振电容与低压绕组采用串联，方式，与高频变压器构成负载串联谐振，可以使IGBT逆变回路实现软关断。
5、高频变压器集成了二次电流信号、二次电压信号、温度信号、及压力信号，方便了控制系统对高频变压器的信号的采集及对高频变压运行情况的实时监控。
6、每个功率单元高频变压器铁芯，采用铁氧体EE形铁芯，铁氧体具有极好的高频特性，且铁氧体EE形铁芯可拆分，降低了高频变压器的高低压绕组绕制工艺难度。
7、每个功率单元高频变压器线圈由一个低压绕组与四个高压绕组串联组成，充分利用了铁氧体EE形铁芯的窗口。
附图说明
图1为本实用新型电除尘电源供电装置开关电源；
图2为本实用新型电除尘用大功率高频高压整流变压器；
图3为高频变压器铁芯；
图4为功率单元高频变压器主视图；
图5为功率单元高频变压器俯视图；
图6为功率单元高频变压器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明
如图1所示，电除尘电源供电装置开关电源，首先输入的三相工频交流电源经过三相全桥整流滤波后变成低压直流电，再经过全桥IGBT等逆变电路装置逆变控制，产生高频交流脉冲，高频高压整流变压器最后将低压高频交流脉冲升压整流后，供电给电除尘器电场使用。
本实用新型电除尘用大功率高频高压整流变压器，为图1第3部分高频变压器，是电除尘电源供电装置开关电源的核心部件。
如图2所示，本实用新型电除尘用大功率高频高压整流变压器实现原理：首先IGBT逆变电路产生高频交流脉冲，通过XT1、XT2低压端子接入高频变压器，高频交流脉冲电流流过C1、通过由变压器T1、T2、Tn并联组成的变压器初级低压包绕组，变压器T1、T2、Tn串联的次级高压绕组产生高频交流高压电，最后由高压电容C21、高压硅堆D21、高压电容C22、高压硅堆D22、高压电容C23、高压硅堆D23、高压电容C24、高压硅堆D24组成的全波四倍压整流桥后，再由U2高压输出端输出直流高压电，供给电除尘电场使用。
如图2所示，T1、T2、Tn即为各个功率单元变压器，高频变压器由T1、T2、Tn功率单元变压器组成，T1、T2、Tn功率单元变压器低压包线圈绕组并联成高频变压器初级交流输入部分，T1、T2、Tn功率单元变压器高压包线圈绕组串联成高频变压器次级升压部分。
如图2所示：整流滤波部分由高压电容C21、高压硅堆D21、高压电容C22、高压硅堆D22、高压电容C23、高压硅堆D23、高压电容C24、高压硅堆D24组成。高压电容C21、高压硅堆D21、高压电容C22、高压硅堆D22构成正半波二倍压，高压电容C23、高压硅堆D23、高压电容C24、高压硅堆D24构成负半波二倍压。两者串联组成的全波四倍压整流桥，U2＝VC22+VC24＝2Vm+2Vm＝4Vm。
如图2所示：电容C1串联接入高频变压器初级绕组一端，C1与高频变压器构成负载串联谐振，用于实现IGBT逆变回路实现软关断。
如图3～5所示，每个功率单元高频变压器铁芯，采用铁氧体EE形铁芯，铁氧体具有极好的高频特性，且铁氧体EE形铁芯可拆分，降低了高频变压器的高低压绕组绕制工艺难度。
如图6所示，每个功率单元高频变压器线圈由一个低压绕组与四个高压绕组串联组成，充分利用了铁氧体EE形铁芯的窗口。
Claims (4)
1.电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于：IGBT逆变电路产生高频交流脉冲通过变压器低压端子接入高频变压器，高频交流脉冲电流流过高频谐振电容与高频变压器初级，高频变压器次级高压绕组产生高频交流高压，最后经整流滤波部分，由高压输出端输出直流高压电。
2.根据权利要求1所述电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于：其中高频电容与高频变压器初级采用串联方式。
3.据权利要求1所述电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于：高频变压器由两个以上功率单元变压器组成，功率单元变压器低压包线圈绕组并联成高频变压器初级交流输入部分，功率单元变压器高压包线圈绕组串联成高频变压器次级升压部分。
4.根据权利要求1所述电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于：整流滤波部分采用了由四高压电容和四个高压硅堆组成的全波四倍压整流桥方式。
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