本發(fā)明涉及高壓電源電路，尤其是一種帶磁能優(yōu)化的高壓脈沖電源電路，屬于環(huán)保設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

國家快速發(fā)展造就環(huán)境污染也日益加重。進(jìn)入21世紀(jì)后，國家愈發(fā)重視大氣污染的治理，相應(yīng)出臺(tái)各類大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)靜電除塵設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的排放標(biāo)準(zhǔn)，靜電除塵器的革新成為必然。其中高壓電源是影響靜電除塵器工作效果的關(guān)鍵。由于傳統(tǒng)的工頻電源和高頻電源均屬于恒流電源，高比阻及細(xì)微粒粉塵易引發(fā)反電暈和二次揚(yáng)塵，損壞靜電除塵器。

因此，國內(nèi)外提出了幾種脈沖電源，例如：GEESI 設(shè)計(jì)的通用電氣寬脈沖，但是此類脈沖電源都存在不能對(duì)脈沖電壓、脈沖寬度、脈沖重復(fù)頻率單次的獨(dú)立調(diào)節(jié)，同時(shí)存在火花率不受控制的缺陷，影響了靜電除塵器的除塵效果。由丹麥Smith公司提出的四代脈沖電源可以對(duì)脈沖波形進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是存在不能優(yōu)化脈沖波形，造成電壓拖尾、直流電壓疊加，脈沖震蕩的問題，會(huì)嚴(yán)重影響脈沖電源的除塵效果及運(yùn)行穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種帶磁能優(yōu)化的高壓脈沖電源電路，克服了脈沖電源電壓拖尾、直流電壓疊加、脈沖震蕩的問題，實(shí)現(xiàn)了除塵器的高效運(yùn)行。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種帶磁能優(yōu)化的高壓脈沖電源電路，包含第一至第二耦合電感、第一至第二諧振電感、耦合電容、諧振電容、阻尼電阻、GTO雙向開關(guān)、晶閘管開關(guān)及反并二極管、除塵器、第一直流電源和第二直流電源；

所述第一直流電源的正極接地，負(fù)極分別與第一耦合電感的一端、第一諧振電感的一端相連；

所述第一耦合電感的另一端分別和耦合電容的一端、諧振電容的一端、除塵器的負(fù)極接入端相連；

所述耦合電容的另一端分別和第二耦合電感的一端、第二諧振電感的一端相連；

所述第二諧振電感的另一端與第二直流電源的正極相連，第二直流電源的負(fù)極接地；

所述第二諧振電感的另一端通過晶閘管開關(guān)及反并二極管與除塵器的正極接入端相連，且除塵器的正極接入端接地；

所述第一諧振電感的另一端通過GTO雙向開關(guān)和阻尼電阻的一端相連；

所述阻尼電阻的另一端和諧振電容的另一端相連。

第一直流電源和第二直流電源通過第一至第二耦合電感耦合，輸出加載在耦合電容兩端。

當(dāng)所有開關(guān)器件都關(guān)閉時(shí)，由DC側(cè)直流電源通過第一耦合電感給除塵器供電，供電電壓為直流負(fù)極性高電壓。

晶閘管及反并二極管開通后，除塵器與第二諧振電感、晶閘管開關(guān)及反并二極管構(gòu)成諧振網(wǎng)絡(luò)，在除塵器產(chǎn)生負(fù)極性脈沖高壓，諧振完成，二極管過零自動(dòng)關(guān)斷。

諧振完成后，GTO雙向開關(guān)開通，第一耦合電感與第一諧振電感、GTO雙向開關(guān)、阻尼電阻、諧振電容構(gòu)成新的諧振網(wǎng)絡(luò)，使第一耦合電感內(nèi)能量轉(zhuǎn)移消耗在阻尼電阻上，同時(shí)DC側(cè)直流電源通過新諧振網(wǎng)絡(luò)給除塵器供電，使第一次諧振產(chǎn)生的負(fù)極性脈沖高壓波形迅速恢復(fù)諧振前的直流負(fù)極性高壓狀態(tài)。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1. 采用脈沖高壓電源拓?fù)?，通過一次諧振產(chǎn)生脈沖高壓波形，實(shí)現(xiàn)脈沖高壓除塵。

2. 通過二次諧振，作用由一次諧振產(chǎn)生脈沖高壓波形，減小電壓拖尾、直流電壓疊加，脈沖震蕩等問題，實(shí)現(xiàn)除塵器電源的可靠，高效運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中晶閘管及反并二極管(SW1)開通后到諧振結(jié)束時(shí)的工作示意圖；

圖3是本發(fā)明中GTO雙向開關(guān)（SW2）開通到晶閘管及反并二極管(SW1)再次開通前的工作示意圖；

圖4是本發(fā)明中脈沖電源負(fù)載電壓電流理想波形圖；

圖5是傳統(tǒng)脈沖電源的負(fù)載電壓波形圖；

圖6是本發(fā)明中脈沖電源的負(fù)載電壓波形圖；

圖7是本發(fā)明中脈沖電源系統(tǒng)所用開關(guān)器件SCR驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形及GTO驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種帶磁能優(yōu)化的高壓脈沖電源電路，包含第一耦合電感LDC、第二耦合電感L_PS、第一諧振電感L_M、第二諧振電感L、耦合電容C_couple、諧振電容C_M、阻尼電阻R_M、GTO雙向開關(guān)SW2、晶閘管開關(guān)及反并二極管SW1、除塵器DCP、第一直流電源V_DC和第二直流電源V_PS；

所述第一直流電源V_DC的正極接地，負(fù)極分別與第一耦合電感L_DC的一端、第一諧振電感L_M的一端相連；

所述第一耦合電感L_DC的另一端分別和耦合電容C_couple的一端、諧振電容C_M的一端、除塵器DCP的負(fù)極接入端相連；

所述耦合電容C_couple的另一端分別和第二耦合電感L_PS的一端、第二諧振電感L的一端相連；

所述第二諧振電感L的另一端與第二直流電源V_PS的正極相連，第二直流電源V_PS的負(fù)極接地；

所述第二諧振電感L的另一端通過晶閘管開關(guān)及反并二極管SW1與除塵器DCP的正極接入端相連，且除塵器DCP的正極接入端接地；

所述第一諧振電感L_M的另一端通過GTO雙向開關(guān)SW2和阻尼電阻R_M的一端相連；

所述阻尼電阻R_M的另一端和諧振電容C_M的另一端相連。

第一直流電源V_DC和第二直流電源V_PS通過第一耦合電感L_DC、第二耦合電感L_PS耦合，輸出加載在耦合電容C_couple兩端。

當(dāng)所有開關(guān)器件都關(guān)閉時(shí)，由DC側(cè)直流電源V_DC通過第一耦合電感L_DC給除塵器DCP供電，供電電壓為直流負(fù)極性高電壓。

如圖2所示，除塵器DCP可等效為電容與可變電阻并聯(lián)的負(fù)載，所以當(dāng)晶閘管開關(guān)及反并二極管SW1開通后，諧振電感L與晶閘管及反并二極管SW1、除塵器DCP及耦合電容C_couple構(gòu)成一次諧振網(wǎng)絡(luò)。諧振初始電壓為V_PS電源電壓。諧振正半周期，電流流過晶閘管，負(fù)半周流過反并二極管，晶閘管自動(dòng)關(guān)斷，諧振電壓、電流都為標(biāo)準(zhǔn)正弦波形。諧振過程中，在除塵器DCP上產(chǎn)生負(fù)極性脈沖高壓；諧振結(jié)束后，電路恢復(fù)初始狀體，由DC側(cè)直流電源V_DC給除塵器DCP供電。

如圖3所示，為GTO雙向開關(guān)SW2開通到晶閘管及反并二極管SW1再次開通前工作示意圖。一次諧振脈沖結(jié)束后，GTO雙向開關(guān)SW2開通，一次脈沖期間，在除塵器DCP上電壓形成脈沖高壓，使得第一耦合電感L_DC中電流變化，在第一耦合電感L_DC、第二耦合電感L_PS中形成多余磁能，通過開通GTO雙向開關(guān)SW2，使得第一耦合電感L_DC、第一諧振電感L_M、GTO雙向開關(guān)SW2、阻尼電阻R_M及串聯(lián)諧振電容C_M形成二次諧振網(wǎng)絡(luò)，將多余磁能轉(zhuǎn)移小號(hào)在阻尼電阻R_M上，同時(shí)DC側(cè)直流電源V_DC通過二次諧振網(wǎng)絡(luò)給除塵器DCP供電，使電壓快速穩(wěn)定在晶閘管及反并二極管SW1開通前的電路初始狀態(tài)。

如圖4所示，為脈沖電源負(fù)載電壓電流理想波形圖，一次諧振網(wǎng)絡(luò)諧振，在除塵器DCP產(chǎn)生的電壓電流波形，理想狀態(tài)如圖4所示，理想狀態(tài)忽略了一次諧振網(wǎng)絡(luò)的線路阻尼、開關(guān)器件阻尼、第二諧振電感L上的阻尼，同時(shí)認(rèn)為第一耦合電感L_DC、第二耦合電感L_PS在諧振時(shí)，無電壓電流變化。而實(shí)際電路卻不能忽略這些要素。

如圖5所示，為傳統(tǒng)脈沖電源的負(fù)載電壓波形圖。傳統(tǒng)脈沖電源在除塵器DCP上產(chǎn)生的電壓波形，由于實(shí)際系統(tǒng)的線路阻尼及開關(guān)管阻尼不可避免及耦合電感電壓電流等要素，傳統(tǒng)脈沖電源電壓波形存在震蕩及拖尾現(xiàn)象。負(fù)載電壓波形有12%左右的超調(diào)，同時(shí)負(fù)載電壓震蕩衰減，持續(xù)10~50倍脈沖周期，電壓震蕩會(huì)引起除塵器不穩(wěn)定，電壓拖尾限制了脈沖重復(fù)頻率最值，使得脈沖除塵器在重載下難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)系統(tǒng)勢(shì)在必行。

因此，如圖6所示，為本發(fā)明提出一種帶磁能優(yōu)化的高壓脈沖電源電路的負(fù)載電壓波形圖，如圖7脈沖電源系統(tǒng)所用開關(guān)器件SCR驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形及GTO驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖所示，通過合理控制晶閘管及反并二極管SW1、GTO雙向開關(guān)SW2開通關(guān)斷，使得負(fù)載電壓波形超調(diào)可控在1%內(nèi)，電壓拖尾可控在小于脈沖周期。本發(fā)明提出的一種帶磁能優(yōu)化的高壓脈沖電源電路針對(duì)傳統(tǒng)高壓脈沖電路負(fù)載電壓波形存在震蕩及拖尾現(xiàn)象，使得該問題得到較好解決。

本發(fā)明一種帶磁能優(yōu)化的高壓脈沖電源電路通過直流疊加脈沖的方式，提高了除塵效率，提高了電源利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時(shí)提出新的優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，優(yōu)化了負(fù)載電壓波形，使得除塵效率進(jìn)一步提高，應(yīng)用范圍更廣。該種一種帶磁能優(yōu)化的高壓脈沖電源電路在新的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)下將有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。