可抗干擾的靜電除塵用直流脈沖電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保設(shè)備用電源，特別涉及一種靜電除塵用直流脈沖電源。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電除塵是現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中常用的一種除塵方式，也是治理大氣污染的一種重要手段。靜電除塵器本體通常是由兩個(gè)極性相反的電極組成，其中曲率較大的線性電極為電暈極或稱放電極，曲率較小的平板電極稱為集塵極。靜電除塵器是通過在放電極與集塵極之間建立一個(gè)高壓電場，使流經(jīng)電場的氣體發(fā)生電離，進(jìn)而使通過電場的塵埃顆粒荷電后在電場力的作用下移向集塵極并在集塵極堆積，最后通過振打清灰的方式將灰塵收集起來。
[0003]目前，大多數(shù)企業(yè)采用的靜電除塵裝置是采用高壓直流作為供電電源。在這種供電方式下，由于粉塵層等效電容效應(yīng)會(huì)造成反電暈現(xiàn)象，導(dǎo)致除塵效率下降，而且對于粒徑小于0.1 μπι的粉塵顆粒，除塵效率很低。隨著國家環(huán)保要求的不斷提高，對企業(yè)的廢氣排放要求也隨之提高，傳統(tǒng)的靜電除塵裝置已經(jīng)逐漸無法滿足要求，急需更換或者改造。相比于直流供電，采用脈沖供電方式時(shí)，除塵器粉塵層的等效電容在脈沖施加期間只能充上很少的電荷，在脈沖消失期間所充電荷基本放完，所以粉塵層上不會(huì)因?yàn)榉e累電荷形成高壓而使粉塵造成反電暈；另外，脈沖高壓電源對粉塵的荷電是脈沖荷電，因而具有很好的節(jié)能效果；采用脈沖高壓供電也能提高對超細(xì)顆粒物的捕集效率。因此與常規(guī)的直流電源供電的除塵器相比，直流疊加脈沖供電的除塵器除塵效果更好。
[0004]針對上述情況，多家企業(yè)如襄陽九鼎昊天環(huán)保設(shè)備有限公司、浙江連成環(huán)?？萍加邢薰竞驼憬循h(huán)電子有限公司等，相繼提出了以高壓直流疊加脈沖的方式為靜電除塵器供電的設(shè)計(jì)方案。從而使除塵裝置具有能夠做到克服反電暈現(xiàn)象、無嚴(yán)重閃絡(luò)、提高細(xì)微粉塵的收集效率等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著一些不足:1、設(shè)計(jì)上沒有充分考慮高壓直流或高壓脈沖在啟動(dòng)過程中可能對整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，也沒有對高壓脈沖形成前的直流部分進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性及抗干擾能力低。2、在高壓脈沖的產(chǎn)生上，多是通過將三相電源先整流再逆變到高頻并升壓，再在高壓下整流，然后通過開關(guān)器件的動(dòng)作產(chǎn)生脈沖并施加給脈沖變壓器最終產(chǎn)生高壓脈沖，這樣多次轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不但會(huì)增加電能的損耗，同時(shí)高壓條件對開關(guān)器件的要求很高，相應(yīng)的設(shè)計(jì)及維護(hù)成本會(huì)很高。3、對高壓直流基波的產(chǎn)生部分控制過多，增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時(shí)增加了對現(xiàn)有除塵器供電電源改造的難度。上述原因限制了現(xiàn)有設(shè)計(jì)思路的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)行穩(wěn)定性及抗干擾能力好、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)及維護(hù)成本低、控制系統(tǒng)的復(fù)雜度小、有利于對現(xiàn)有除塵器供電電源改造的一種靜電除塵用直流脈沖電源。
[0006]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種可抗干擾的靜電除塵用直流脈沖電源，包括一個(gè)連接三相交流電源的主電路開關(guān)，其特征在于，三相交流電經(jīng)主電路開關(guān)后，一路經(jīng)一個(gè)直流產(chǎn)生單元升壓及整流后得到電壓值不大于60kV的直流高壓；另一路在一個(gè)信號(hào)控制單元的控制下，經(jīng)一個(gè)脈沖產(chǎn)生單元輸出頻率為100?500Hz、脈寬不大于100 μ s、幅值不超過60kV的高壓脈沖，該高壓脈沖與直流產(chǎn)生單元輸出的直流高壓共同在一個(gè)直流與脈沖疊加單元中合成后，施加在靜電除塵器極板上。
[0008]上述方案中，所述脈沖產(chǎn)生單元依次由三相橋式全控整流模塊、DC-DC升壓電路、脈沖升壓模塊構(gòu)成，其中，在信號(hào)控制單元的控制下，三相橋式全控整流模塊將輸入電壓由OV逐漸上升至200?600V并穩(wěn)定在該值，再經(jīng)DC-DC升壓電路，輸出電壓逐漸上升至500?1500V并穩(wěn)定在該值，最后在脈沖升壓模塊中產(chǎn)生頻率為100?500Hz、脈寬不大于100 μ s、幅值不超過60kV的高壓脈沖，輸出至直流與脈沖疊加單元。
[0009]所述信號(hào)控制單元包括信號(hào)控制與處理模塊、為該模塊提供電能的控制系統(tǒng)供電電源模塊，所述信號(hào)控制與處理模塊的控制輸出分三路，分別是:通過移相觸發(fā)器連接三相橋式全控整流模塊；通過IGBTl觸發(fā)板連接DC-DC升壓電路；通過IGBT2觸發(fā)板連接脈沖升壓模塊，信號(hào)控制與處理模塊通過第一電壓傳感器采集三相橋式全控整流模塊輸出的電壓信號(hào)；并通過第二電壓傳感器采集DC-DC升壓電路輸出的電壓信號(hào)。
[0010]所述直流產(chǎn)生單元由工頻變壓器升壓模塊和三相橋式不控整流模塊串聯(lián)構(gòu)成。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0012]1、對高壓脈沖產(chǎn)生電路的前級(jí)整流及DC-DC升壓部分進(jìn)行軟啟動(dòng)及閉環(huán)控制，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與抗干擾能力，有效避免了高壓啟動(dòng)瞬間對系統(tǒng)造成的沖擊。
[0013]2、三相交流電源經(jīng)過橋式整流及濾波后直接進(jìn)行DC-DC升壓至1000V，然后通過開關(guān)器件的動(dòng)作產(chǎn)生脈沖并施加給脈沖變壓器得到高壓脈沖，脈沖高壓產(chǎn)生的電路結(jié)構(gòu)簡單，對開關(guān)器件的要求低(工作電壓低)，設(shè)計(jì)及維護(hù)成本低。
[0014]3、高壓直流部分由三相交流電源升壓后經(jīng)三相不控整流直接得到，控制系統(tǒng)主要集中在對高壓脈沖產(chǎn)生電路部分，控制系統(tǒng)相對簡單，對現(xiàn)有的以高壓直流為供電電源的靜電除塵器改造方便。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明靜電除塵用直流脈沖電源的整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2為圖1的一個(gè)具體實(shí)施例。其中，A為⑥中IGBT的吸收回路；B為⑦中IGBT的吸收回路。
[0017]圖3為圖1、圖2中的三相橋式全控整流單元的軟啟動(dòng)及閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖4為圖1、圖2中的DC-DC升壓電路單元的軟啟動(dòng)及閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，一種可抗干擾的靜電除塵用直流脈沖電源，包括一個(gè)連接三相交流電源①的一個(gè)主電路開關(guān)②、連接主電路開關(guān)的一個(gè)直流產(chǎn)生單元③和一個(gè)脈沖產(chǎn)生單元⑧，脈沖產(chǎn)生單元與一個(gè)信號(hào)控制單元⑨相連，直流產(chǎn)生單元和脈沖產(chǎn)生單元的輸出通過一個(gè)直流與脈沖疊加單元⑩連接至除塵器極板④。其中，直流產(chǎn)生單元由工頻變壓器升壓模塊和三相橋式不控整流模塊串聯(lián)構(gòu)成；脈沖產(chǎn)生單元依次由三相橋式全控整流模塊⑤、DC-DC升壓電路⑥、脈沖升壓模塊⑦構(gòu)成。三相交流電源經(jīng)主電路開關(guān)后，一路經(jīng)直流產(chǎn)生單元升壓及整流后得到電壓值為40kV的高壓直流；另一路在信號(hào)控制單元的作用下，經(jīng)三相橋式全控整流模塊，輸出電壓由OV逐漸上升至并穩(wěn)定在500V，再經(jīng)DC-DC升壓電路，輸出電壓由500V逐漸上升并穩(wěn)定在1000V，在脈沖升壓模塊中開關(guān)器件動(dòng)作下產(chǎn)生幅值為1000V、頻率250Hz、脈寬10 μ s的脈沖，經(jīng)脈沖變壓器升壓得到幅值為40kV的高壓脈沖；最后直流與脈沖疊加單元⑩將直流產(chǎn)生單元輸出的直流高壓與脈沖產(chǎn)生單元輸出的高壓脈沖疊加后施加給靜電除塵器極板上。
[0020]如圖2所示，直流產(chǎn)生單元③由工頻變壓器升壓模塊和三相橋式不控整流模塊(高壓硅堆整流橋)組成，三相交流電源經(jīng)工頻變壓器升壓以及高壓硅堆整流后再經(jīng)阻容濾波得到40kV的高壓直流，該高壓直流經(jīng)直流與脈沖疊加單元與高壓脈沖疊加后施加給除塵器極板，通過直流與脈沖疊加電路，可避免高壓直流啟動(dòng)時(shí)對系統(tǒng)產(chǎn)生沖