專利名稱：用于電除塵器的高頻高壓直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電除塵器的供電電源，尤其是指一種高頻高壓直流電源。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)電除塵的供電電源都采用單相供電，輸出電壓脈動(dòng)大、功率因數(shù)低、影響電除塵器的除塵效率。
目前國外的電除塵的供電電源都可分為單相供電、三相供電、高頻供電及脈沖供電。專利US5068811公開了一種早期的可控硅單相電除塵電源；專利US5929474公開了一種三相電除塵電源；專利US0011499公開了一種L-C串聯(lián)諧振式高頻電除塵電源；專利US6282106、US5639294公開了一種硬開關(guān)式高頻電除塵電源；專利US4503477公開了一種脈沖電除塵電源。這些不同類型的電源在不同的應(yīng)用領(lǐng)域各有其優(yōu)缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種脈沖形成線串聯(lián)，電容器并聯(lián)式的用于電除塵器的高頻高壓直流電源。
理想的電除塵供電電源應(yīng)有如下技術(shù)特點(diǎn)輸出電壓脈動(dòng)小，高頻脈沖電流供電，輸出電流、電壓可相互獨(dú)立調(diào)節(jié)，且電源功率因素高，能三相均衡供電。另外當(dāng)電除塵器出現(xiàn)火花閃絡(luò)和反電暈時(shí)能準(zhǔn)確、快速調(diào)節(jié)電源的輸出。
一種用于電除塵器的高頻高壓直流電源，包括三相整流器、LC性電容儲(chǔ)能器、全橋式開關(guān)組、脈沖形成線、高頻低壓電流采樣電路、高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器、高壓輸出阻尼器、高壓輸出電壓采樣電路、高壓輸出電流采樣電路和電源控制器，所述的三相整流器、LC性電容儲(chǔ)能器、全橋式開關(guān)、脈沖形成線、高頻低壓電流取樣電路、高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器、高壓輸出電壓取樣電路、高壓輸出電流取樣電路和高壓輸出阻尼器依次相連，高壓輸出阻尼器輸出端接有電除塵器，電源控制器與全橋式開關(guān)中四組半導(dǎo)體開關(guān)的控制端相連，并與高頻低壓電流取樣電路、高壓輸出電壓取樣電路、高壓輸出電流取樣電路相連；所述的高頻高壓變壓器的輸入端并聯(lián)有諧振電容。
所述的三相整流器的輸入端與三相交流電源相連，輸出端與LC性電容儲(chǔ)能器相連，向LC性電容儲(chǔ)能器供電。
所述的LC性電容儲(chǔ)能器包括三個(gè)電感和二個(gè)電容，三個(gè)電感依次相連，其輸入端與三相整流器一個(gè)輸出端子相連，二個(gè)電容分別連接在每兩個(gè)相連電感的連路和三相整流器的另一個(gè)輸出端子之間，電感為線性電感或含鐵芯的電感，電容采用同類型電容或不同類型電容。
所述的全橋式開關(guān)組包括兩條連接在LC性電容儲(chǔ)能器兩輸出端子之間的并聯(lián)支路，每條支路都包括兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件，半導(dǎo)體開關(guān)器件可采用IGBT或IGCT且并聯(lián)反向二極管，也可采用適當(dāng)?shù)腞C或C緩沖電路，兩開關(guān)器件通過發(fā)射極與集電極相連，每個(gè)開關(guān)器件的控制端都與電源控制器相連。
所述的脈沖形成線由電感和電容組合構(gòu)成，其輸入端接在全橋式開關(guān)組一條支路的兩個(gè)開關(guān)器件之間的連路上，輸出端接入高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器，脈沖形成線可采用等價(jià)電路替換。
所述的高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器由變壓器和整流器組合構(gòu)成，其輸入端一個(gè)端子與脈沖形成線的輸出端相連，另一個(gè)端子連接在全橋式開關(guān)組另一條支路的兩個(gè)開關(guān)器件之間的連路上，變壓器的輸入端并聯(lián)有諧振電容，輸出端接有高壓輸出電壓取樣電路和高頻低壓電流取樣電路，諧振電容采用無感電容或低感電容。
所述的高壓整流器與電除塵器之間接有高壓輸出阻尼器。
本實(shí)用新型由于采用串聯(lián)式脈沖形成線，電除塵器被脈沖供電，達(dá)到脈沖恒流源的特性，由于采用并聯(lián)諧振電容，開關(guān)的開斷特性較弱地依賴于電除塵器負(fù)載，電源可工作在不依賴于負(fù)載的狀態(tài)，且并聯(lián)諧振電容能有效地提高變壓器原邊的輸入電壓，減小變壓器的變壓比，脈沖形成線及并聯(lián)諧振電容、變壓器組成非線性的諧振電路，當(dāng)開關(guān)頻率小于50％的諧振頻率時(shí)，電源為間斷式供電，當(dāng)大于50％時(shí)為連續(xù)式供電。
本實(shí)用新型由于采用LC性電容儲(chǔ)能器，開關(guān)電源的高頻噪聲不會(huì)對(duì)電網(wǎng)有電磁干擾，且可提高全橋開關(guān)組的開通率達(dá)100％，防止同臂上二開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通時(shí)引起的電路短路。
圖1為本實(shí)用新型的電路圖；圖2-圖6為本實(shí)用新型中脈沖形成線的五種等價(jià)電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種用于電除塵器的高頻高壓直流電源，包括三相整流器1、LC性電容儲(chǔ)能器2、全橋式開關(guān)組3、脈沖形成線4、高頻低壓電流采樣電路6、高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器7、高壓輸出阻尼器8、高壓輸出電壓取樣電路9、高壓輸出電流取樣電路10和電源控制器11，其中，三相整流器1、LC性電容儲(chǔ)能器2、全橋式開關(guān)組3、脈沖形成線4、高頻低壓電流取樣電路6、高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器7、高壓輸出電壓取樣電路9、高壓輸出電流取樣電路10和高壓輸出阻尼器8依次相連，高壓輸出阻尼器8輸出端接有電除塵器12，電源控制器11與全橋式開關(guān)組3中四組半導(dǎo)體開關(guān)的控制端相連，并與高頻低壓電流取樣電路6、高壓輸出電壓取樣電路9、高壓輸出電流取樣電路10相連；高頻高壓變壓器7的輸入端并聯(lián)有諧振電容5。
三相整流器1的輸入端與三相交流電源R、S、T相連，輸出端與LC性電容儲(chǔ)能器2相連，向LC性電容儲(chǔ)能器2供電，LC性電容儲(chǔ)能器2包括三個(gè)電感L1、L2、L3和二個(gè)電容C01、C02，L1、L2、L3依次相連，L1的輸入端與三相整流器1一個(gè)輸出端子相連，C01、C02所在的支路一端分別連接在L1、L2連路和L2、L3連路上，另一端與三相整流器1的另一個(gè)輸出端子相連，電感L1、L2、L3為線性電感或含鐵芯的電感，電容C01、C02采用同類型電容或不同類型電容。
全橋式開關(guān)組3包括兩條連接在LC性電容儲(chǔ)能器2兩輸出端子之間的由兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的并聯(lián)支路，半導(dǎo)體開關(guān)器件由IGBT和二極管組成，二極管并聯(lián)在開關(guān)器件的集電極和發(fā)射極之間，半導(dǎo)體開關(guān)器件也可以采用適當(dāng)?shù)腞C或C緩沖電路，開關(guān)器件的工作可為同相，亦可為異相，工作可為連續(xù)，亦可為間斷式運(yùn)行，開關(guān)頻率一般在1kHz-50kHz，其中，開關(guān)器件S1的發(fā)射極與S2的集電極相連，S3的發(fā)射極與S4的集電極相連，S3與S4相連的連路接入脈沖形成線4。
脈沖形成線4由電感和電容組合構(gòu)成，其組合形式可采用6種等價(jià)電路，見圖2-圖6，脈沖形成線4的輸出端接入高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器7，其特性可根據(jù)電除塵器并聯(lián)諧振電容5和高頻高壓變壓器7的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化組合。
高頻低壓電流取樣電路6是利用所測得的開關(guān)電源的電流波形(峰值、頻率、平均等)為電源控制器提供實(shí)時(shí)信號(hào)。
高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器7由變壓器和整流器組合構(gòu)成，變壓器之比為50-200，頻率為1kHz-50kHz，輸出電壓為50-200kV，其輸出電壓的極性可為正，也可為負(fù)，變壓器及整流器可分組式串并疊加構(gòu)成，也可為整體式，變壓器的磁芯材料可為非晶材料，亦可為軟性磁材料；高頻高壓變壓器7的輸入端的一個(gè)端子與脈沖形成線4的輸出端相連，另一個(gè)端子連接在全橋式開關(guān)組3中S1和S2的連路上，變壓器7的輸入端還并聯(lián)有諧振電容5，輸出端接有高壓輸出電壓采樣電路9和高壓輸出電流采樣電路10，諧振電容5采用無感電容或低感電容，諧振電容5可為變壓器原邊所并的諧振電容，也可為變壓器本身及高壓輸出端在變壓器原邊的的等價(jià)電容器，最常用的是諧振電容5是上述二種電容之和。
高壓輸出電壓取樣電路9利用電阻分壓器取出變壓器的電壓訊號(hào)，為電源控制器提供實(shí)時(shí)信號(hào)。
高壓輸出電流取樣電路10利用電阻取出變壓器的電流訊號(hào)，為電源控制器提供實(shí)時(shí)信號(hào)。
高壓整流器7與電除塵器12之間接有高壓輸出阻尼器8，高壓輸出阻尼器8可以接在高壓端，也可以接在地線端，或同時(shí)接于高壓端和地線端。
電源控制器11根據(jù)電源本身的要求設(shè)計(jì)，根據(jù)輸入的實(shí)時(shí)信號(hào)，控制開關(guān)組的工作。
本實(shí)用新型的工作過程如下如圖1所示，三相交流電源的三個(gè)輸入端子R、S、T輸入至三相整流器1，三相整流器1將三相交流電壓轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓，脈動(dòng)的直流電壓通過LC性電容儲(chǔ)能器2的L1、L2對(duì)儲(chǔ)能電容C01、C02充電儲(chǔ)能，當(dāng)由S1-S4組成的全橋式開關(guān)組3工作時(shí)，儲(chǔ)能電容器C01、C02的能量通過L2、L3向全橋式開關(guān)組提供，脈沖形成線4產(chǎn)生的等效LC串聯(lián)回路和由并聯(lián)諧振電容器CP、高頻變壓器產(chǎn)生的等效LC并聯(lián)回路串聯(lián)構(gòu)成全橋式開關(guān)的負(fù)載，高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器7將輸入的高頻電壓轉(zhuǎn)換成直流高壓，并通過高壓輸出阻尼器8提供給電除塵器負(fù)載12，由高頻低壓電流取樣電路6、高壓輸出電壓取樣電路9、高壓輸出電流取樣電路10取出的一次電流、二次電流、二次電壓訊號(hào)送至電源控制器11，電源控制器11由計(jì)算機(jī)控制電路和控制軟件組成，它對(duì)輸入的訊號(hào)分析處理后，發(fā)出對(duì)全橋式開關(guān)組3的控制訊號(hào)，電除塵器可采用干式電除塵器，也可采用濕式電除塵器。
權(quán)利要求1.一種用于電除塵器的高頻高壓直流電源，包括三相整流器(1)、LC性電容儲(chǔ)能器(2)、全橋式開關(guān)組(3)、脈沖形成線(4)、高頻低壓電流取樣電路(6)、高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器(7)、高壓輸出阻尼器(8)、高壓輸出電壓取樣電路(9)、高壓輸出電流取樣電路(10)和電源控制器(11)，其特征在于所述的三相整流器(1)、LC性電容儲(chǔ)能器(2)、全橋式開關(guān)(3)、脈沖形成線(4)、高頻低壓電流采樣電路(6)、高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器(7)、高壓輸出電壓采樣電路(9)、高壓輸出電流采樣電路(10)和高壓輸出阻尼器(8)依次相連，高壓輸出阻尼器(8)輸出端接有電除塵器(12)，電源控制器(11)與全橋式開關(guān)(3)中四組半導(dǎo)體開關(guān)的控制端相連，并與高頻低壓電流取樣電路(6)、高壓輸出電壓取樣電路(9)、高壓輸出電流取樣電路(10)相連；所述的高頻高壓變壓器的輸入端并聯(lián)有諧振電容(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電除塵器的高頻高壓直流電源，其特征在于所述的三相整流器(1)的輸入端與三相交流電源相連，輸出端與LC性電容儲(chǔ)能器(2)相連，向LC性電容儲(chǔ)能器(2)供電。
3.如權(quán)利要求1所述的用于電除塵器的高頻高壓直流電源，其特征在于所述的LC性電容儲(chǔ)能器(2)包括三個(gè)電感和二個(gè)電容，三個(gè)電感依次相連，其輸入端與三相整流器(1)一個(gè)輸出端子相連，二個(gè)電容分別連接在每兩個(gè)相連電感的連路和三相整流器(1)的另一個(gè)輸出端子之間，電感為線性電感或含鐵芯的電感，電容采用同類型電容或不同類型電容。
4.如權(quán)利要求1所述的用于電除塵器的高頻高壓直流電源，其特征在于所述的全橋式開關(guān)組(3)包括兩條連接在LC性電容儲(chǔ)能器(2)兩輸出端子之間的并聯(lián)支路，每條支路都包括兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件，半導(dǎo)體開關(guān)器件可采用IGBT或IGCT且并聯(lián)反向二極管，也可采用適當(dāng)?shù)腞C或C緩沖電路，兩開關(guān)器件通過發(fā)射極與集電極相連，每個(gè)開關(guān)器件的控制端都與電源控制器(11)相連。
5.如權(quán)利要求1所述的用于電除塵器的高頻高壓直流電源，其特征在于所述的脈沖形成線(4)由電感和電容組合構(gòu)成，其輸入端接在全橋史開關(guān)組(3)一條支路的兩個(gè)開關(guān)器件之間的連路上，輸出端接入高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式鎮(zhèn)流器(7)。
6.如權(quán)利要求1所述的用于電除塵器的高頻高壓直流電源，其特征在于所述的高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式鎮(zhèn)流器(7)由變壓器和鎮(zhèn)流器組合構(gòu)成，其輸入端一個(gè)端子與脈沖形成線(4)的輸出端相連，另一個(gè)端子連接在全橋式開關(guān)組(3)另一條支路的兩個(gè)開關(guān)器件之間的連路上，變壓器(7)的輸入端并聯(lián)有諧振電容(5)，輸出端接有高壓輸出電壓采樣電路(9)和高頻低壓電流采樣電路(10)，諧振電容(5)采用無感電容或低壓電容。
7.如權(quán)利要求1所述的用于電除塵器的高頻高壓直流電源，其特征在于所述的高壓陣流器與電除塵器之間接有高壓輸阻尼器(8)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高頻高壓靜電除塵器的供電電源，包括電源控制器和依次相連構(gòu)成主回路的三相整流器、LC性電容儲(chǔ)能器、全橋式開關(guān)、脈沖形成線、高頻低壓電流采樣電路、高頻高壓變壓器及相對(duì)應(yīng)的全橋式整流器、高壓輸出電壓取樣電路、高壓輸出電流取樣電路和高壓輸出阻尼器，高壓輸出阻尼器輸出端接入負(fù)載，電源控制器與主回路相連，高頻高壓變壓器的輸入端還并聯(lián)有諧振電容。本實(shí)用新型的主回路采用脈沖形成線、并聯(lián)諧振電容、全橋式固體開關(guān)、高頻高壓變壓器及三相供電，供電電壓不僅脈動(dòng)小，而且能實(shí)現(xiàn)脈沖恒流供電，軟開關(guān)關(guān)斷，電源輸出自動(dòng)調(diào)節(jié)，能快速恢復(fù)除塵器供電，是目前除塵器電源的更新?lián)Q代技術(shù)。
文檔編號(hào)H02M5/458GK2840508SQ20052001291
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者閆克平, 王榮華 申請(qǐng)人:閆克平, 王榮華