电除尘高频高压电源三种控制模式的比对
魏文深
厦门市天源兴环保科技有限公司厦门同安工业集中区湖里园11号厂房 361100
摘要本文介绍了电除尘高频高压电源三种不同的调压控制机理，即调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。从电除尘运行的角度分析了三种控制模式的特性和优势，提出几种控制模式的组合应是电除尘高频高压电源发展的方向。
关键词电除尘高频高压电源；调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式；开关频率；母线电压；间隙脉冲；闪络控制；节能模式
1 前言
近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，因此其应用范围和数量迅速扩大，对其应用研究也更加深入。
由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定，但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源，有必要对其控制特点作特别的分析和研究，有利于高频电源的研究和推广，满足市场的需求。
2 电除尘高频高压电源技术方案
根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM 模块；控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。其不同在于触发控制模式上。
高频高压电源主回路工作原理及特点：
A 、工频整流、滤波。 三相380V 交流经三相整流得到直流电压，经LC 滤波输出530V 的直流母线电压。
B 、开关逆变：直流电压经由IPM 模块或IGBT 模块组成的全桥逆变电路。由于是大功率逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升和电流电压应力，主回路均采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs ，谐振电感Ls 及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。当L&
C 参数选择合适，配合合适的开关频率和控制模式，能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式，即软开关状态；大大降低了开关损耗，并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波，也减少变压器及硅堆的损耗。
C 、高频升压、整流。逆变波形经高频变压器升压，再经高频整流桥整流，在ESP 负载上得到基本上纯直流电压波形。
3 电除尘高频高压电源控制方案
我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看，对高频触发脉冲控制主要可分为：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。
3.1 调频控制模式：
因主回路均采用串联谐振拓补电路，即软开关模式，它能大大降低开关损耗，提高逆变效能。而PWM （脉冲宽度调制）在软开关状态下较难调整，因此大多高频触发脉冲采用PFM （定脉宽调频）的方式，通过调节脉冲频率的调制控制方法将直流电压调制成一系列脉冲来调节ESP 平均电压和电流。该控制方式的核心在于控制ESP 平均电压和电流，由于频率降低相当于在单位频率下降低触发脉冲的有效占空比，通过缩短开通时间，加大关断时间来实现平均电压的调整。其特点是峰值不变，只改变平均值。其波形如下：
3.1.1谐振电流波形
20KHZ 开关频率 6KHZ 开关频率
3.1.2二次电压、电流反馈波形
20KHZ 开关频率 6KHZ 开关频率
通过上述波形可以看出，该控制模式下仅在20KHZ 的设计频率下，可以实现连续的电流，实现纯直流供电，输出功率最大。频率降低后，二次电压平均值降低，电压脉动系数变化不大，但电流峰值提高，平均值降低。输出平均功率下降，冲击加大，变压器效率会降低。
由于电除尘运行时较难在设计指标下
运行，加上电场频繁的闪络放电，该控制模式必须在低于设计频率下运行，效能相对有所降低。该模式适应于电场相对平稳的场合，在轻载和放电频繁的场合适应性较差。
通过在模拟电场不同频率运行试验，数据如下:
通过以上数据可以得出，该方式随着
频率下降，电转换效能同时降低的结论，
如下图：
分析：效能下降的主要原因在于高频变压器的设计是在一特定频率下的，比如40KHZ 谐振频率，随着频率的改变，其阻抗电压会随着改变，自身损耗加大，效率降低；同时由于开关管承受的峰值电流加大，也增加了开关损耗，总体效率下降，出故障的几率也增加。
3.2 调幅控制模式：
调幅控制模式是在调频控制模式的基础上，通过控制母线电压的方式实现的。主要原理是在整流部分采用三相可控硅控制技术，或开关斩波控制技术，将母线电压0—550V 可调，使输入高频变压器的一次电压可变，达到输出直流电压可变的目的，从而实现高频电源的调幅调压控制。大大改善了后级开关管的工作条件，使谐振频率及高频变压器工作点稳定，逆变电路始终工作于最佳工作点（设计频率），一直工作于纯直流供电，输出功率最大，从而提高了设备的转换效率以及提高产品可靠性和产品适用范围。
3.2.1 母线电压波形对比
母线电压不变
母线电压可变（闪络时捕捉）
谐振电流频率不变峰值改变 二次电压电流频率不变平均值改变
通过上述波形可以看出，该控制模式下在20KHZ 的开关频率下，可以实现连续的电流，实现纯直流供电，输出功率最大，
不随电场或工况的改变而变化。母线电压降低，二次电压降低，电流、电压脉动系数不变，且电流峰值降低，有利于开关器件工作，变压器始终工作在设计频率下，转换效能不变。该模式能适应于电场轻载和放电频繁的场合，工矿适应性较好。由于需要对开关管和可控硅进行同步控制，控制相对复杂，成本较高。
3.3 脉冲控制模式：
脉冲控制模式是在调频控制模式的基
础上，通过控制触发脉冲开通数量比的方式实现的。该模式的机理在于利用了电除尘器电场的电容特性来控制的。通过高频电源在电场的开通和关断波形可以看出：由于负载的电容特性，电场电压从最高下降到0 kv 需要5ms 左右的时间，因此，可以选定在运行时瞬时关断电源，电场电压开始下降，当电压下降至设定值，比如最高电压60%时，重新开启电源脉冲，如此重复形成间隙脉冲供电模式。该模式有别于常规可控硅电源的根本在于其高频开关特性以及不受外部频率的限制，可采取灵活的开关比例，可以在脉冲供电的情况下保 持除尘电场特性，电压脉动系数变化较小。
20KHZ 下脉冲控制模式电流、电压 20KHZ 下电场开关状态下二次电压变化情况
脉冲控制模式适合于除尘效率已达标，需要节能的场合；但对于需要提高除尘效率，增加电场电晕功率时略显不足。
4电除尘高频高压电源闪络控制方案
与可控硅电源相同，对电场火花的捕捉和控制也是高频电源控制重要的一个环节。由于高频电源工作于高频之中，其火花的出现到击穿是在很短时间完成的，因此要求控制电路要有很快的响应时间，采用高速DSP 可以胜任。由于控制灵敏，火
花可以被控制在很小的能级，仅为微秒级，有利于电场的恢复。三种控制模式对火花的控制各有不同，但都比常规电源有巨大的优势。
4.1 调频控制模式：
通过对二次电流、电压的高速检测判断，当电场出现火花时，先封锁脉冲输出，同时迅速降低开关频率，闪络之后迅速恢复，重新确定开关频率，火花封锁时间可以很短。但对于电场工矿较差、轻载、闪络频繁的场合设备的冲击较大，效率较低。
调频控制模式调幅控制模式
4.2 调幅控制模式：
调幅高频高压电源电压调节由三相SCR可控硅移相调压和IGBT模块定脉宽变频调制（PFM）两部分组成，统一由DSP芯片控制。DSP依据电场工况给定开关母线电压和开关模块工作频率，使设备始终处于最佳运行状态。通过DSP高速采样，采用纯软件方法检测火花。当电场出现火花时，迅速降低开关频率，之后迅速恢复，同时控制可控硅调压降低高频端母线电压，有利于电场恢复，降低开关模块的冲击幅度，火花封锁时间可以很短，之后根据需要确定母线电压。该火花处理模式充分利用了IGBT模块能快速关断，火花处理及时，同时由于有SCR母线电压调整，使IGBT模块能最快恢复而不至于连闪。电压电流应力也大大减小。此调压方式运用于工况条件恶劣，击穿电压低，闪络频繁，电流小冲击幅度大的场合（如烧结机头电除尘），对于改善其收尘状况效果明显。该方法还避免了滤波电容在闪络状态下的过渡充放电现象，提高了电容使用寿命和可靠性。
4.3 脉冲控制模式：
该模式有自动熄弧功能，当电场出现火花时，先封锁脉冲输出，重新确定开通比率，火花封锁时间可以很短。但对于电场除尘效率较低，需开通比较大的场合，较易出现连闪。
5 电除尘高频高压电源节能控制方案
节能控制是当前电除尘运用的热门话题，也是高频电源在电除尘上运用的最大亮点。高频电源较常规可控硅电源由于在原理上的差别，已具备明显的节能效率。具有三相平衡输入，功率因数高，变压器体积小，设备效率高。这是包括三相可控硅电源都无法实现的。但由于控制模式的不同，仍存在节能效率上的差异。
5.1 调频控制模式：
在粉尘达标排放的基础上，降低开关频率运行，理论上10KHZ运行要比20KHZ 下运行降低50%的功耗，但由于高频变压器及开关器件的损耗加大，设备效率下降，实际节能效果不太理想。由于本身运行时有闪络也达不到20KHZ开关频率，因此，节能模式与运行模式对比不太明显。
5.2 调幅控制模式
在粉尘达标排放的基础上，可以调整母线电压，降低峰值运行，使电场运行于
所需最小电压，有效降低电晕功率。但由
于始终工作于纯直流状态，变压器输出功
率最大；加上SCR开通损耗，功率因素降低，实际节能效果不太理想。
5.3 脉冲控制模式：
在粉尘达标排放的基础上，可以调整开关器件的开通和关断的比值，使电场运行于所需最小开通关断比，有效降低电晕电流。与常规电源不同的是，高频开关是在很短时间下完成的间隙脉冲供电，对电场电压影响较小，能保持收尘电压，保持高的收尘效率。开关比率可达50%以上，该模式实际节能效果最好。
6 小结
通过以上分析，可以得出，任何一种控制模式都有其优缺点，总结如下：
性能特性调频控制模式调幅控制模式脉冲控制模式主回路电路较简单复杂简单
母线电压不变可变不变
谐振频率变化20KHZ不变不变
闪络控制调整开关频率调整母线电压调整开关比值电场火花频繁很少较少
变压器输出峰值电
压
不变可变不变
功率输出调频时减小连续电流，纯直流最大间隙脉冲小高频变压器效率随频率而改变基本不变降低
高压输出电压纹波有波纹纯直流有波纹
电场轻载调压特性较差好较差
电场适应性较弱强较弱
除尘效率提高好好较弱
节能比常规好比常规好很好
综合以上分析，电除尘高频高压电源在控制策略上应采取多种控制模式相结合的方式才能最大限度满足电除尘不同工况及不同使用场合的需求，运用时可选择多种模式相组合的方法，比如第一电场采用调幅模式以获得最大收尘效果，后电场采用脉冲控制方式获得最大节能效果。7 结束语
本文介绍了电除尘高频高压电源三种不同的调压控制机理，即调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。从电除尘运行的角度分析了三种控制模式的特性和优势，三种控制模式不是单一和绝对化的。了解各种控制模式的特性以及优缺
点，有利于整合高频电源的控制特性，有利于形成统一的国家行业标准，对于在电除尘领域大面积推广高频电源提供技术规范，以及为设计提供选型依据。
参考文献：
[1] 谢小杰一种串联谐振高频高压电源设计电力电子技术 2007.9
[2] 陈颖郭俊等电除尘高频电源的研制与应用十二届学术会议论文集
[3] 王人金魏云峰电除尘用高频高压电源的研制十二届学术会议论文集
[4] 蒋云峰张谷勋ESP用高频高压大功率开关电源十一届学术会议论文集
[5] 魏文深电除尘用调幅高频高压电源的研制十三届学术会议论文集
一、 电除尘器高频电源 JHGP型电除尘器高频电源介绍 概述 除尘器高频高压电源是国际上先进的电除尘器供电新型电源，具有完全自主知识 产权，佳环电子在专业生产电除尘用高压电源技术上处于领先地位。 该产品与传统的可控硅控制工频电源相比性能优异，具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、集成一体化结构、转换效率与功率因数高、采用三相平衡供电对电网影响小等多项显著优点。特别是可以较大幅度地提高除尘效率，所以它是传统可控硅工频电源的革命性的更新换代产品，实现了电除尘器供电电源技术水平质的飞跃。 该产品主要开关器件采用了德国semikrom（西门康）公司的器件，控制采用数 字化控制，具有多种通讯方式，以便集中管理控制。 可控硅交流 工频 直流 电除尘器 电场 相整流变压器 工频电源 直流k交流直流电除尘器 电场 高频相 整流变压器 二、 高频电源 工频电源与高频电源原理结构图JHGP型高频电源的特点 高频 逆变器 整流 电路
▲更好的节能效果：高频电源具有高达93%以上的电能转换效率，在电场所需相同的功率下，可比常规电源更小的输入功率（约20%），具有节能效果。；有更好的荷电强度,在保证了粉尘充分荷电的基础上,可以大幅度减少电场供电功率,从而减少无效的电场电功率。 ▲三相平衡供电：高频电源为三相输入，三相供电平衡，功率因数大于0.95， 无缺相损耗，无电网污染。 ▲可提高电晕功率：高频电源的输出电压纹波系数比常规电源小（高频电源约1％，而常规电源约30％），可大大提高电晕电压（约30%），从而增加电场内粉尘的荷电能力，也减小了荷电粉尘在电场中的停留时间，从而可提高除尘效率。电晕电压的提高，同时也提高了电晕电流，增加了粉尘荷电的机率，进一步提高除尘效率，特别适用于高浓度粉尘场合。 ▲更好的电源适应性：与工频电源相比，高频电源的适应性更强。高频电源的输出由一系列的高频脉冲构成，可以根据电除尘器的工况提供最合适的电压波形。间歇供电时，供电脉宽最小可达到1ms，而工频电源最小为10ms,可任意调节占空比，具有更灵活的间歇比组合，可有效抑制反电晕现象，特别适用于高比电阻粉尘工况。 ▲更好的火花控制特性：高频电源的火花关断时间<10μs而工频电源需 10ｍs，火花能量很小，电场恢复快，提高了电场的平均电压，从而可提高了除尘效率。 ▲完善的保护功能：为保证设备的安全可靠运行，具有输入过流、IGBT过流过热、输出开路短路保、直流母线电压过低、IGBT散热器和变压器油过热、油箱压力过高、油箱油位过低等保护，基本上是属于免维护的产品。 ▲方便的调试界面：高频电源一般安装于除尘器顶部，JHGP高频电源装有液晶触摸人机界面，在就地可完成开停、设定参数、查看各种运行参数等功能，大大提高设备调试的方便性。 ▲标准的联络通讯能力：采用标准的MODBUS 协议通讯，可以方便与上位机系统通讯，实现远程管理和系统集成。 ▲更方便的安装方式：高频电源采用集成一体化结构，体积更小、重量更轻，高频电源直接安装在电除尘器顶部，节省配电室空间，节省大部分信号电缆和控制电缆，减少安装费用。高压出线位置及轮子位置与工频整流变压器完全一样，非常适合电源的改造。
高压强脉冲电源的设计 摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设 计了高压电源、IGB T控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的 脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到3KV且连续可调，放电脉冲电 流高达10000A。该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与计算 机的连接。 关键词：高压电源； IGBT ；可控硅 The Design of High Voltage Pulsed Power Supply Abstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer. Key words: high voltage power supply；IGBT；SCR， 引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属 形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越 引起人们的关注。目前国内的脉冲磁场设备，一般电压较低，频率也 较低。特别是高压充电部分采用调压器调压［3］，这样体积太大也显 笨重。要产生更高的磁场强度，可以改变脉冲磁场频率的自动运行的
a)整流和滤波 三相交流电压经整流桥得到直流电压，再经滤波，输出平直的直流电压。 b)高频逆变 直流电压经由IGBT逆变桥、谐振电容、谐振电感组成的串联LC谐振逆变电路，逆变成高频交流电压。 c)高频升压整流 逆变波形经过高频变压器升压，再经高频整流桥整流，从而得到ＥＳＰ所要求的直流高压。 d)控制与调整 智能控制系统检测ESP工况,根据设置的参数,自动调整电源输出电压和电流大小,波形等,并给出设备是否正常指示,工况是否合适. 高频电源主要有以下几大特点： 1.高效节能。 高频电源相对于常规工频（50Hz）电源而言，高频的工作频率可达40KHz，相当于工频电源的800倍，高频电源本身的效率与功率因素高，效率≥92%，功率因素≥0.92，比工频电源基础节能达35%以上。 2.提高电场运行电压，提高除尘效率。 高频电源纯直流供电时输出电压纹波，通常小于5%，远小于工频电源的35%-45%的纹波百分比，运行平均电压可达工频电源的1.3倍，运行电流可达工频电源的2倍，可有效增强电场的粉尘荷电，提高除尘效率。
3.适应性强，适合高浓度和高比电阻粉尘。 在燃用低硫煤，飞灰，高比电阻粉尘时会存在反电晕现象，引起除尘效率低，理论和 实践均表明，间歇脉冲供电可以在一定程度上克服高比电阻粉尘引起的反电晕。高频电源 脉冲供电时具有更窄的脉冲宽度，更有利于电场降低反电晕程度，从而提高收尘效率。 4.火花控制特性好。 高频电源串并联混合谐振的拓扑结构使其具有恒流特性，可以有交抑制电场火花的冲击，30uS内迅速熄灭火花。因而火花能量小，对供电冲击小，判断时间短同，电场电压恢 复速度快（仅需工频电源恢复时间的20%），提高了电场的平均电压，提高了除尘效率。 5.与工频相比，高频电源节能效果明显 高频电源提供给电场的电能有效利用率高，减少了无功的供电损耗，高频电源提高了 粉尘荷电能力，明显提高除尘效率。在保证除尘效率不变的情况下，与工频电源相比，节 能幅度最高可达90%，减少粉尘排放40%-70%. 6.安装方便，节省费用。 高频电源直接安装在电除尘器顶部，节省配电室空间，节省部分信号电缆和控制电缆，减少安装费用。 7.体积小，重量轻，高度集成。
二期电除尘高频电源检验规程 一、引用标准 1) JB/T8536-1997 《电除尘器机械安装技术条件》 2) GBJ148-90 《电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工 及验收规范》 3) GB5051-91 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 4) GB50170-92 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规 范》 5) GBJ131-90 《工业自动化仪表工程质量检验评定标准》 6) GB50150-91 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 7) JGJ46-2005 《施工现场临时用电安全技术规范》 8) ZB J88 001.7 《电除尘器空载通电升压试验方法》 9) ZB J88 008 《电除尘器机械安装技术条件》 二、设备检验流程： 1、检验前检查： 1.1电场本体检修完毕，电场本体内部无人员施工，封锁人口门。 1.2 高压隔离开关的动作应准确到位，接触点应接触良好闭锁可靠。 1.2高频电源预调试，填写高频电源预调记录表。 1.4完成低压系统送电工作。 1.5 完成高频电源送电工作，送电顺序：①高压隔离刀闸接至运行位置； ②闭合400V电源柜内刀熔开关；③闭合上位机系统电源。 2、检验步骤:
检验步骤分为上位机通讯检测、低压系统检验、冷态检验三部分。 2.1上位机通讯检测 运行人员完成高频电源、高频电源配电柜送电工作后，进行上位机系统检测。 1)光纤、电缆、硬件连接。 2)将甲、乙两侧高频电源通过485接口分别连接。 3)两侧高频电源的最后一台分别连接到集控室的网络服务器上。 4)高频电源DSP板中的地址拨码开关及终端电阻拨码开关拨到指定位置。 5)启动上位机系统，进入运行界面。 2.2低压系统检验 1)PLC柜上电后，检查PLC程序。 2)柜内振打、加热单体回路检查。 3)低压振打阴阳极电机由于动力电缆没有改变相序，不做正反转检查。 4)通过上位机启停阴阳极振打、加热设备，确保上位机画面、状态指示灯、接 触器、就地设备状态一致。 5)对灰斗料位计状态进行核对，确保上位机显示与就地状态一致。 6)启动低压振打锤（阳极）周期运行，加热连续运行10小时。 7)阳极振打电机运行周期设置，加热运行周期设置、温度高低限设置。
中南民族大学 硕士学位论文 磁控溅射高频脉冲（A<'2>K）电源的研制 姓名：刘亚东 申请学位级别：硕士 专业：等离子体物理 指导教师：孙奉娄 20080501
摘要 根据调研和文献，对不同的溅射技术进行了比较，针对脉冲磁控溅射（Pulse Megnetron Sputtering（PMS））的特点及受限于电源技术的瓶颈，提出了A2K（Active Arc Killer）电源指标：输出频率最高达300kHz，负向电压在0～-500V可调，负向最大峰值电流达2A，正向电压在0～100V可调，正向最大峰值电流达1A，负向占空比10％～60％范围可调的双向脉冲电源。 为了实现电源指标，分析了拟设计电源的难点：主要是受电力电子器件的限制，电压、电流和频率同时达到所需水平的电力电子器件目前在国内无法找到，即使找到了成本也是相当高。因此，本文从结构上入手，提出了整体的电源解决方案，它由两个独立的DC/DC变换（分别用于调节正、负向电压）、一个斩波系统（用于形成正向脉冲）和一个逆变倍频系统（用于形成负向脉冲）构成。逆变倍频系统及其与斩波系统的配合是核心问题，方案在一定程度上突破了电力电子器件的限制，为溅射电源设计提供了新的方案。 根据总体方案，详细论述了主电路的拓扑选择、功率器件的选择、磁性器件的设计、缓冲电路的选择、控制电路和驱动电路的设计。在比较了各种拓扑优缺点之后，根据电源指标要求，选择了全桥电路作为负向调压系统的DC/DC变换拓扑，正激电路作为正向调压系统的DC/DC变换拓扑，逆变倍频系统也采用全桥逆变，副边采用可控整流。由于对频率有较高要求，功率开关管全部采用功率MOSFET。讨论了中高频下Miller效应对功率开关管驱动的影响及其解决方案，还讨论了缓冲电路的作用及参数选择。 本文还从工程经验上详细描述了电源调试中出现的问题和如何解决这些问题的详细过程。通过示波器检测驱动信号实时波形，验证了Miller效应的影响。通过检测负载电压和电流波形、电源在功能上达到了设计指标。 实际用于磁控溅射实验，与RF、DC溅射进行比较，验证了脉冲溅射的优势和电源的实用性，此电源可作为实验室磁控溅射试验电源。 关键词：脉冲磁控溅射；高频脉冲电源；逆变倍频；Miller效应
1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将 带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质，
电除尘器高频电源 JHGP 型电除尘器高频电源介绍 一、 概 述 除尘器高频高压电源是国际上先进的电除尘器供电新型电源，具有完全自主知识产权，佳环电子在专业生产电除尘用高压电源技术上处于领先地位。 该产品与传统的可控硅控制工频电源相比性能优异，具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、集成一体化结构、转换效率与功率因数高、采用三相平衡供电对电网影响小等多项显著优点。特别是可以较大幅度地提高除尘效率，所以它是传统可控硅工频电源的革命性的更新换代产品，实现了电除尘器供电电源技术水平质的飞跃。 该产品主要开关器件采用了德国semikrom （西门康）公司的器件，控制采用数字化控制，具有多种通讯方式，以便集中管理控制。 高频电源 工频电源 k 交流 整 流 电 路 高频逆变器 电除尘器 电场 工 频 整流变压器 相 相 高 频整流变压器 交流 直流 可控硅 直流 直流 电除尘器 电场 工频电源与高频电源原理结构图 二、 JHGP 型高频电源的特点
▲更好的节能效果：高频电源具有高达93%以上的电能转换效率，在电场所需相同的功率下，可比常规电源更小的输入功率（约20%），具有节能效果。；有更好的荷电强度,在保证了粉尘充分荷电的基础上,可以大幅度减少电场供电功率,从而减少无效的电场电功率。 ▲三相平衡供电：高频电源为三相输入，三相供电平衡，功率因数大于0.95，无缺相损耗，无电网污染。 ▲可提高电晕功率：高频电源的输出电压纹波系数比常规电源小（高频电源约1％，而常规电源约30％），可大大提高电晕电压（约30%），从而增加电场内粉尘的荷电能力，也减小了荷电粉尘在电场中的停留时间，从而可提高除尘效率。电晕电压的提高，同时也提高了电晕电流，增加了粉尘荷电的机率，进一步提高除尘效率，特别适用于高浓度粉尘场合。 ▲更好的电源适应性：与工频电源相比，高频电源的适应性更强。高频电源的输出由一系列的高频脉冲构成，可以根据电除尘器的工况提供最合适的电压波形。间歇供电时，供电脉宽最小可达到1ms，而工频电源最小为10ms,可任意调节占空比，具有更灵活的间歇比组合，可有效抑制反电晕现象，特别适用于高比电阻粉尘工况。 ▲更好的火花控制特性：高频电源的火花关断时间<10μs而工频电源需10ｍs，火花能量很小，电场恢复快，提高了电场的平均电压，从而可提高了除尘效率。 ▲完善的保护功能：为保证设备的安全可靠运行，具有输入过流、IGBT过流过热、输出开路短路保、直流母线电压过低、IGBT散热器和变压器油过热、油箱压力过高、油箱油位过低等保护，基本上是属于免维护的产品。 ▲方便的调试界面：高频电源一般安装于除尘器顶部，JHGP高频电源装有液晶触摸人机界面，在就地可完成开停、设定参数、查看各种运行参数等功能，大大提高设备调试的方便性。 ▲标准的联络通讯能力：采用标准的MODBUS 协议通讯，可以方便与上位机系统通讯，实现远程管理和系统集成。 ▲更方便的安装方式：高频电源采用集成一体化结构，体积更小、重量更轻，高频电源直接安装在电除尘器顶部，节省配电室空间，节省大部分信号电缆和控制电缆，减少安装费用。高压出线位置及轮子位置与工频整流变压器完全一样，非常适合电源的改造。
一、高频电源在电除尘前电场的应用 电除尘前电场的粉尘浓度大，且粉尘空间分布均匀，所以前电场主要作用就是收集粒径较大的颗粒，因此烟气电离越充分，，收尘越好。 根据除尘效率公式(多依奇公式)：η=1-e-Aω/Q 其中：η为电除尘器的效率；A为电除尘器的比收尘面积；ω为带电粒子在电场中的趋进速度；Q为电除尘器的处理烟气量，电除尘中Q值，A值是既定的，所以只能通过改变驱进速度ω来提高电除尘的除尘效率。 驱进速度ω的公式：ω=0.11aE2/η 式中：a为带电粒子的粒径，E为场强；η为含尘烟气的粘度，所以只有提高粉尘荷电量或提高前电场电压才能提高驱进速度。 高频电源是通过整流桥把三项交流整流成直流，通过IGBT逆变和LC振荡，变成高频交流，再经整流变压器升压整流后，形成高频窄脉冲电流送到除尘器，负载运行时，高频起晕电压平均值和峰值一样高，有利于二次电流的提高，电晕功率增大，电场内粉尘的荷电能力也就增加了。 当使用间隙供电时，其脉冲宽度更窄，频率范围更大，可以有效抑制反电晕，提高除尘效率。 二、脉冲电源在电除尘末电场的应用 末电场粉尘颗粒小，质量轻，高频电源和公平的供电特性无法使其有效荷电，电场强度上不去，采用脉冲MPS脉冲电源技术，使用短宽度的脉冲施加高脉冲电压所产生的电场很稳定，而且不会产生反电晕，微妙级脉冲电源使细微粉尘荷电更好，径粒在10um附件颗粒物，电量从34有效提高到67，且脉冲电源对粒子的驱尽速度快，所以脉冲电源对用在末电场的效果是非常显著的。 脉冲电源的高电压、低电流也是非常节能的。 三、结论：高频电源和脉冲都是新技术，根据各电场灰的情况和特性，前边电场用高 频，末电场用脉冲的组合是合理的。 导电滤槽的弊端：对于后面电场增加导电滤槽，经过参考多个项目使用效果， 安装导电滤槽后，开始效果比较不错，运行一段时间后，滤槽就会出现严重积灰，槽孔堵死，尤其用顶部电磁振打，下半部分的灰根本无法清楚，导致烟气流场不均，末电场运行不是很稳定。而且滤槽距离出口最近，所以振打滤槽时，二次扬尘很大，尤其电磁振打一个一个打过去，会造成出口粉尘排放连续性超标。
电除尘高频高压电源三种控制模式的比对 魏文深 厦门市天源兴环保科技有限公司厦门同安工业集中区湖里园11号厂房 361100 摘要本文介绍了电除尘高频高压电源三种不同的调压控制机理，即调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。从电除尘运行的角度分析了三种控制模式的特性和优势，提出几种控制模式的组合应是电除尘高频高压电源发展的方向。 关键词电除尘高频高压电源；调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式；开关频率；母线电压；间隙脉冲；闪络控制；节能模式 1 前言 近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，因此其应用范围和数量迅速扩大，对其应用研究也更加深入。 由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定，但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源，有必要对其控制特点作特别的分析和研究，有利于高频电源的研究和推广，满足市场的需求。 2 电除尘高频高压电源技术方案 根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM 模块；控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。其不同在于触发控制模式上。 高频高压电源主回路工作原理及特点：
A 、工频整流、滤波。 三相380V 交流经三相整流得到直流电压，经LC 滤波输出530V 的直流母线电压。 B 、开关逆变：直流电压经由IPM 模块或IGBT 模块组成的全桥逆变电路。由于是大功率逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升和电流电压应力，主回路均采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs ，谐振电感Ls 及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。当L& C 参数选择合适，配合合适的开关频率和控制模式，能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式，即软开关状态；大大降低了开关损耗，并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波，也减少变压器及硅堆的损耗。 C 、高频升压、整流。逆变波形经高频变压器升压，再经高频整流桥整流，在ESP 负载上得到基本上纯直流电压波形。 3 电除尘高频高压电源控制方案 我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看，对高频触发脉冲控制主要可分为：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。 3.1 调频控制模式： 因主回路均采用串联谐振拓补电路，即软开关模式，它能大大降低开关损耗，提高逆变效能。而PWM （脉冲宽度调制）在软开关状态下较难调整，因此大多高频触发脉冲采用PFM （定脉宽调频）的方式，通过调节脉冲频率的调制控制方法将直流电压调制成一系列脉冲来调节ESP 平均电压和电流。该控制方式的核心在于控制ESP 平均电压和电流，由于频率降低相当于在单位频率下降低触发脉冲的有效占空比，通过缩短开通时间，加大关断时间来实现平均电压的调整。其特点是峰值不变，只改变平均值。其波形如下： 3.1.1谐振电流波形 20KHZ 开关频率 6KHZ 开关频率
高频电源及其特点 高频开关式电源(SIR电源)是电除尘高压供电领域的新动向、新热点，近几年开始迅速推广应用，瑞典ALSTONG公司已生产销售SIR电源2000多台套，最大规格120kV/1.2A[1][2]。国内正处于SIR电源的研制和推广热潮，已有多家推出800（720）kV/0.4A SIR电源，福建龙净率先推出了规格为800kV/1.0A的SIR电源。SIR电源将三项交流输入整流为直流电源，经全桥逆变为高频交流，随后升压整流输出直流高压。SIR的频率为20～50kHz，加上是三相供电，所以输出到电除尘的电压几乎是纯直流，还可采用“间歇供电”。因而电源SIR电源供电具有以下突出优点： ①高频电源纯直流供电时，输出电压纹波通常小于5％，远小于普通工频电源的35～45％，闪络电压高，运行平均电压可达工频电源的1.3倍，运行电流可达工频电源的2倍，因而有利于提高除尘效率，一般可使出口排放浓度降低30以上，甚至达到70％。 ②火花放电时常规电源一般至少要关断一个半波，SIR电源大都可在2～5ms内使火花熄灭，5～15ms恢复全功率供电，在100次/min的火化率下，输出高压无下降迹象。 ③对于高比电阻烟尘，可采用类似脉冲的“间歇供电”，可随意调节脉冲宽度和脉冲频率，调节占空比，有利于抑制反电晕，因而得到好的除尘效果。 ④整流变压器限值减轻和缩小，设备重量仅为常规电源的35％左右，成本低，性价比高。 ⑤三相均衡对称供电，对电网无干扰。 ⑥电源转换效率高。 ⑦改造后除尘器高压部分可节约电耗70%以上. 高频电源提高电除尘效率的机制在于，其输出电压频率为普通T/R电源的200～400倍，输出电压近乎为纯直流，输出电压可稳定在火花电压的临界值，而普通T/R电源的供电电压峰值为火花电压临界值，所以高频电源供电电压高于普通T/R电源，电晕放电强烈，电场强度高，烟尘粒子荷电量大，因而除尘效率可比普通T/R电源高。
静电除尘器高频电源 各类高压电源的性能对比与脉冲高频电源简介 概述 在饱受雾霾之苦的今天。随着我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染排放受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制，并且排放标准逐年升高。这就迫使企业对现有的静电除尘器设备进行不断的升级和改造。但是现有的问题是，很多企业的静电除尘器在当初设计时没有考虑到未来的排放标准会如此苛刻，导致一批静电除尘器在今天的环保标准下排放超标。而在静电除尘器升级改造中，增加电场又没有足够的场地，用袋式除尘器又担心后期的维护成本。所以提高静电除尘器高压电源的供电技术，才是解决这个问题最有效的捷径。下面我们就通过粉尘的荷电机理与电源工作原理来论证一款由中国自主研发的新型静电除尘器高压电源——脉冲高频电源。
一、静电除尘器高压电源发展的三个阶段： 第一阶段：工频电源 1、恒流源：单相交流380V输入,变压器分档调幅调压，高压硅堆整流输出。输 出 频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 2、单相可控硅电源：单相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 3、三相可控硅电源：三相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率300Hz。 二次电压输出波形：纹波较小的直流（DC）电压波形。 第二阶段：高频电源 1、按输出频率可分为：10 kHz、20 kHz、50 kHz。 2、按调压方式可分为：调频高频电源、调幅高频电源。 三相交流380V输入，可控硅/二极管调相调压，IGBT全桥逆变经高压整流变压器输出。输出频率10 kHz、20 kHz、50kHz。 二次电压输出波形：基本上纯直流的（DC）电压波形。 第三阶段：工频基波脉冲电源 工频基波脉冲电源：由两组独立电源组成即基波电源和脉冲电源。基波频率300Hz，脉冲频率100pps，脉冲宽度75μs； 第四阶段：脉冲高频电源： 由多组独立高频电源叠加组成。基波频率10～50 kHz，双脉冲频率1～10000 pps，脉冲宽度8μs；脉冲电源输入电压: 三相交流380V。 二次电压输出波形：直流（DC）电压波形叠加脉冲（PULSE）电压波形。即直流叠加脉冲（DC+PULSE）电压波形。
精心整理 电除尘器高频电源 一、概述 除尘器高频高压电源是国际上先进的电除尘器供电新型电源，具有完全自主知识产权，我国一些生产商在专业生产电除尘用高压电源技术上处于领先地位。 该产品与传统的可控硅控制工频电源相比性能优异，具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、集成一体化结构、转换效率与功率因数高、采用三相平衡供电对电网影响小等多项显着优点。特别是可以较大幅度地提高除尘效率，所以它是传统可控硅工频电源的革命性的更新换代产品，实现了电除尘器供电电源技术水平质的飞跃。 工频电源与高频电源原理结构图二、 ▲ ▲ ▲ ▲更好的电源适应性：与工频电源相比，高频电源的适应性更强。高频电源的输出由一系列的高频脉冲构成，可以根据电除尘器的工况提供最合适的电压波形。间歇供电时，供电脉宽最小可达到1ms，而工频电源最小为10ms,可任意调节占空比，具有更灵活的间歇比组合，可有效抑制反电晕现象，特别适用于高比电阻粉尘工况。 ▲更好的火花控制特性：高频电源的火花关断时间<10μs而工频电源需10ms，火花能量很小，电场恢复快，提高了电场的平均电压，从而可提高了除尘效率。 ▲完善的保护功能：为保证设备的安全可靠运行，具有输入过流、IGBT过流过热、输出开路短路保、直流母线电压过低、IGBT散热器和变压器油过热、油箱压力过高、油箱油位过低等保护，基本上是属于免维护的产品。
▲方便的调试界面：方便的调试界面：高频电源一般安装于除尘器顶部，JHGP高频电源装有液晶触摸人机界面，在就地可完成开停、设定参数、查看各种运行参数等功能，大大提高设备调试的方便性。 ▲标准的联络通讯能力：标准的联络通讯能力：采用标准的MODBUS协议通讯，可以方便与上位机系统通讯，实现远程管理和系统集成。 ▲更方便的安装方式：高频电源采用集成一体化结构，体积更小、重量更轻，高频电源直接安装在电除尘器顶部，节省配电室空间，节省大部分信号电缆和控制电缆，减少安装费用。高压出线位置及轮子位置与工频整流变压器完全一样，非常适合电源的改造。 三、 高频电源与工频电源性能比较表 值电压要低 在此情况下， 采用高频电源还具有节约电耗的效益，同样以300MW机组电除尘器为例，以节电40%、年运行时间5500小时计算，每年可节约电耗304万度，节电效益为91万元。 五、高频电源是新建和改造电除尘器的首选供电设备 1、新的环保要求给电除尘器和供电电源提出了新的课题。十多年来我国环保形势已发生了巨大的变化，作为大气污染治理的主战场——火力发电厂装机容量增加了三倍，单机机组由300、600Mw发展到900、1000Mw;粉尘允许排放浓度由200mg/m3降到50mg/m3;电站脱硫技术迅速发展，尤其是干法脱硫后要处理的粉尘浓度高达800-2000g/m3，这就要求电除尘器的除尘效率在99.99%以上，这些都给电除尘器本体和供电电源以及振打装置等提出了新的课题 2、电除尘器(ESP)是国际上公认的高效率除尘设备，具有运行可靠、维护方便及电耗低等优点。过去、现在和将来在火力发电厂、钢铁、冶金、造纸、水泥、轻纺、化工等领域都是除尘的主要手段。电除尘器是环保设备，凡是电除尘器都需要供电电源配套。
大连电子研究所 GM-II 型 电除尘高频高压电源 产品说明书
目录 前言 (1) 一、使用条件 (2) 二、用途和适用范围 (2) 三、技术特点 (2) 四、控制功能介绍 (4) 五、基本操作与参数设置 (5) 六、常见故障判断 (17) 七、起吊、安装及存储 (18) 八、设备维护和保养 (19) 九、主要规格及技术参数 (19) 十、附图/表 (20)
前言 电除尘用高压整流设备作为电除尘系统的关键设备，它的主要作用是通过向电场提供直流高压和直流电流，使进入电场的粉尘在荷电后被捕集到极板，从而达到清灰的目的。随着国家环保排放标准的不断提高，只有不断的提高电除尘用高压整流设备的控制精度和控制水平，才能有效的提高除尘效率，做到达标排放。 大连电子研究所设计生产的GM-II型电除尘高频高压电源是我公司在传统电除尘用高压整流设备的基础上，结合国内、外高压电源的先进研发经验和技术研发出的新一代产品。该产品与传统的可控硅常规工频电源相比，性能优异，具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、集成一体化结构、转换效率与功率因数高、三相平衡、对电网影响小等多项显著优点，特别是可以较大幅度地提高除尘效率，降低高压整流设备能耗，实现了电除尘器供电电源技术质的飞跃。目前，GM-II型电除尘高频高压电源已广泛应用于燃煤电厂、冶金、建材、化工等领域的电除尘系统中。 作为新一代电除尘用高压整流设备，GM-II型电除尘高频高压电源以它的高可靠性、高抗干扰能力、高效的节能减排效果、友好的人机界面、人性化的结构设计等受到了用户的普遍欢迎。我们相信：GM-II型电除尘高频高压电源必将成为您在电除尘工业系统中的首选。
电除尘高频高压电源三种控制模式的比对 三种控制模式：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式 1 前言 近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，因此其应用范围和数量迅速扩大，对其应用研究也更加深入。 由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定，但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源，有必要对其控制特点作特别的分析和研究，有利于高频电源的研究和推广，满足市场的需求。 2 电除尘高频高压电源技术方案 根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM模块；控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。其不同在于触发控制模式上。 高频高压电源主回路工作原理及特点： A、工频整流、滤波。 三相380V交流经三相整流得到直流电压，经LC滤波输出530V的直流母线电压。
B、开关逆变： 直流电压经由PM模块或IGBT模块组成的全桥逆变电路。由于是大功率逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升和电流电压应力，主回路均采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs，谐振电感Ls及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。当L&C参数选择合适，配合合适的开关频率和控制模式，能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式，即软开关状态；大大降低了开关损耗，并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波，也减少变压器及硅堆的损耗。 C、高频升压、整流。 逆变波形经高频变压器升压，再经高频整流桥整流，在ESP负载上得到基本上纯直流电压波形。 3电除尘高频高压电源控制方案 我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看，对高频触发脉冲控制主要可分为：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。 3.1 调频控制模式： 因主回路均采用串联谐振拓补电路，即软开关模式，它能大大降低开关损耗，提高逆变效能。而PWM（脉冲宽度调制）在软开关状态下较难调整，因此大多高频触发脉冲采用PFM（定脉宽调频）的方式，通过调节脉冲频率的调制控制方法将直流电压调制成一系列脉冲来调节ESP平均电压和 电流。该控制方式的核心在于控制ESP平均电压和电流，由于频率降低相当于在单位频率下降低触发脉冲的有效占空比，通过缩短开通时间，加大关断时间来实现平均电压的调整。其特点是峰值不变，只改变平均值。 3.1.1谐振电流波形 通过上述波形可以看出，该控制模式下仅在20KHZ的设计频率下，可以实现连续的电流，实现纯直流供电，输出功率最大。频率降低后，二次电压平均值降低，电压脉动系数变化不大，但电流峰值提高，平均值降低。输出平均功率下降，冲击加大，变压器效率会降低。 由于电除尘运行时较难在设计指标下运行，加上电场频繁的闪络放电，该控制模式必须在低于设计频率下运行，效能相对有所降低。该模式适应于电场相对平稳的场合，在轻载和放电频繁的场合适应性较差。 通过在模拟电场不同频率运行试验，该方式随着频率 下降，电转换效能同时降低的结论。 4.2 调幅控制模式：
静电除尘器脉冲高频电源 各类高压电源的性能对比与脉冲高频电源简介 概述 在饱受雾霾之苦的今天。随着我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染排放受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制，并且排放标准逐年升高。这就迫使企业对现有的静电除尘器设备进行不断的升级和改造。但是现有的问题是，很多企业的静电除尘器在当初设计时没有考虑到未来的排放标准会如此苛刻，导致一批静电除尘器在今天的环保标准下排放超标。而在静电除尘器升级改造中，增加电场又没有足够的场地，用袋式除尘器又担心后期的维护成本。所以提高静电除尘器高压电源的供电技术，才是解决这个问题最有效的捷径。下面我们就通过粉尘的荷电机理与电源工作原理来论证一款由中国自主研发的新型静电除尘器高压电源——脉冲高频电源。
一、静电除尘器高压电源发展的三个阶段： 第一阶段：工频电源 1、恒流源：单相交流380V输入,变压器分档调幅调压，高压硅堆整流输出。输 出 频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 2、单相可控硅电源：单相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 3、三相可控硅电源：三相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率300Hz。 二次电压输出波形：纹波较小的直流（DC）电压波形。 第二阶段：高频电源 1、按输出频率可分为：10 kHz、20 kHz、50 kHz。 2、按调压方式可分为：调频高频电源、调幅高频电源。 三相交流380V输入，可控硅/二极管调相调压，IGBT全桥逆变经高压整流变压器输出。输出频率10 kHz、20 kHz、50kHz。 二次电压输出波形：基本上纯直流的（DC）电压波形。 第三阶段：工频基波脉冲电源 工频基波脉冲电源：由两组独立电源组成即基波电源和脉冲电源。基波频率300Hz，脉冲频率100pps，脉冲宽度75μs； 第四阶段：脉冲高频电源： 由多组独立高频电源叠加组成。基波频率10～50 kHz，双脉冲频率1～10000 pps，脉冲宽度8μs；脉冲电源输入电压: 三相交流380V。 二次电压输出波形：直流（DC）电压波形叠加脉冲（PULSE）电压波形。即直流叠加脉冲（DC+PULSE）电压波形。
图解脉冲高压电源的实现方法 发布:2011-05-26 | 作者: | 来源: zhanghuadong | 查看:353次 | 用户关注： 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友，发现他们在需要方波输出的时候，使用全桥加变压器，次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷，比如初级的振荡会传到次级，使输出波形很差；调节输出占空比比较困难；当频率比较低时变压器更难设计，体积也会变得很大；对于短路的抵抗力也相当差。使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源，加上一个开关，通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友，发现他们在需要方波输出的时候，使用全桥加变压器，次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷，比如初级的振荡会传到次级，使输出波形很差；调节输出占空比比较困难；当频率比较低时变压器更难设计，体积也会变得很大；对于短路的抵抗力也相当差。 使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源，加上一个开关，通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简单的电路，将MOS 管或IGBT串联，通过低感且较小的布局，实现任意频率任意脉宽的开关，且寿命长，易维修。 开关由大量的MOSFET或IGBT通过串联、并联，并通过紧凑、低感的布局组成的，体积小，性能好。自身包含驱动电路，是一个小体积的组件，具有极高的可靠性和优异的开关性能（包括低的导通阻抗，高的截止阻抗，纳秒量级的控制传输延时和百纳秒量级的开启和关断时间）。同时控制驱动电路和开关电路的全隔离，保证了开关即可以用于高端开关，也可以用于低端开关，还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的，只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号，开关即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件，成本低。高压开关可以通过系列化的生产，具有极宽的负载电压和电流范围。 同时控制驱动电路和开关电路的全隔离，保证了开关即可以用于高端开关，也可以用于低端开关，还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的，只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号，开关即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件，成本低。高压开关可以通过系列化的生产，具有极宽的负载电压和电流范围。 总体图如下所示：
文档收集于互联网，已重新整理排版.word版本可编辑,有帮助欢迎下载支持. 《电除尘器高频脉冲电源及控制系统》 项目总结报告 项目类别：江苏省产学研前瞻性联合研究项目 项目编号：BY2015070-08 项目名称：电除尘器高频脉冲电源及控制系统 项目负责人：徐志科 项目周期：2015年1月~2017年12月 东南大学 江苏一品环保科技有限公司 2018年6月20日
文档收集于互联网，已重新整理排版.word版本可编辑,有帮助欢迎下载支持. 一、项目概况 (一)项目背景与意义 电除尘器因其除尘效率高，运行和维护费用低廉，而广泛地使用于电力、冶金、石化、建材、机械、医药等行业中各种工业窑炉烟尘治理。它是典型的机电一体化设备，由机械本体和电气控制两部分构成。电除尘器电气控制系统的主要功能是为除尘器本体提供建立收尘静电场用的直流高压和对电除尘器辅助电气设备进行控制和保护。多年的电除尘理论研究和实践运行经验表明，电除尘器电气控制系统的供电及控制特性对电除尘器的性能有着重要影响，电气控制系统的工作状况必须时刻适应除尘工况的变化，才能保证电除尘器始终工作在最佳的状态下。例如在高粉尘浓度工况下，提供幅值尽可能高的纯直流电压，将大大改善电除尘器的除尘效果，而在普通工况和高比电阻粉尘工况下，提供具有特定幅度和周期的脉冲供电波形，将会获得良好的节能运行效果和除尘效果。正是由于电除尘器实际运行过程中除尘工况的复杂性，使电除尘器电源技术理念大大区别于其他领域使用的电源技术。因此，开发能够更好的适应电除尘器复杂的运行工况，保证电除尘器的运行效果的新型电源技术，客观上成为推动电除尘器电源技术发展的直接技术动力。 在我国，从2004年1月1日起，GB13223-2003 《火电厂大气污染物排放标准》已经正式颁布实施，新标准对于已经建成投运和尚未建成的火电厂烟尘排放浓度有了更加严格的要求，这对以电力行业为主要市场的电除尘行业，带来的新的挑战和机遇。对于新建火电工程，为了满足新标准的要求，必然要提高电除尘器本体的设计裕度，这直接导致了设备和工程造价的提高。对于已投运电除尘器，如何克服设备场地等不利因素影响，制定合理的技术改造方案，使电除尘器实现达标排放。这些都成为整个行业共同关心和急待解决的问题。对于占电厂厂用电约6%左右的电除尘器来说，如何降低其能耗也是各个电除尘器电源厂家所关心的问题。因此，开发新的电除尘器电源技术，通过电源供电技术的改进，充分挖掘现有电除尘器本体设备的潜力并最大程度的降低电除尘的能耗，将具有重大的现实意义和经济意义。 电除尘运行过程中，用于高压收尘的电耗可分为三类，一是用于粉尘的荷电与捕集的电能，称为“有效”电能；二是对粉尘的荷电与捕集起破坏作用的电能，称“反效”电能，如反电晕、二次扬尘等；三是介于上述两者之间，即不有利也不有害的电能称为“无效”电能，如电晕放电过程中，没有用于粉尘的荷电与捕集的多余电荷等，这部分属于浪费的电能亦称“浪费”电能。电除尘过程中，有效、反效、无效电能是交织在一起的，实际上，在总的电能消耗中，有效电能很