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静电除尘电源的分类发展情况

  • 发布者:龙腾环保

    发布日期:2018-08-04
  • 静电除尘电源在不断提高除尘效率的基础上,其结构不断改进,性能不断提升,在这一发展过程中具有3个较为明显的发展脉络。

      (1)单相供电→三相供电。静电除尘电源   初采用可控硅相控交流调压的结构,其发展到   已经形成了一套非常成熟的技术。单片微机和计算机智能控制系统的使用和推广使得静电除尘器系统工作   ,操作和维护也变得十分简单。但是,单相可控硅交流调压电源存在以下缺点:

      ①供电不平衡,功率因数低,不利于节能和环保;②供电电压脉动大,平均值电压低,除尘效率低;③输出高压波形单一,对高浓度粉尘,高比电阻粉尘等工况的适应性比较差。

      为了克服以上缺点,提出一种三相可控硅整流电路。其基本原理为三相电网交流电直接输入,经过三相可控硅全控移相调压,三相高压变压器升压和高压硅堆整流后得到静电除尘器所需的负高压。

      三相可控硅整流电路采用三相供电,系统供电平衡,功率因数高;输出采用六脉波整流,输出电压波动小,极大的提高了供电电压的平均值,提高了除尘效率。如果变压器次级采用星形和三角形2种形式串联的结构,其还可以得到十二脉波整流输出,可进一步减少输出电压脉动。

      但是由于三相可控硅整流电路仍然采用可控硅移相调压的控制方式,所以相对于单相供电可控硅静电除尘电源除了在供电平衡以及输出电压波动小方面有所改善外,其他方面并没有本质的改变,如闪络发生时系统不能及时切断电源供给等。

      (2)工频调压→高频逆变。采用传统的可控硅相控调压方式的静电除尘电源很难同时满足本文所指出的提高除尘效率的4个条件,其根本原因是其直接利用了电网工频电源并采用半控型器件可控硅进行调压控制。由于可控硅的门极只能控制其开通,不能控制其关断,所以在应对闪络时显得非常被动。

      目前,功率器件已经有了长足的发展,这使得对传统静电除尘电源结构和控制方式的改变成为了可能。高频静电除尘电源正是采用了大功率高频功率器件(如IGBT)、高频升压变压器以及高频调制技术的新一代静电除尘电源。

      高频静电除尘电源结构,三相交流电通过整流后在母线电容上得到直流电压,然后通过高频逆变、高频升压变压器、高压整流,   终在静电除尘器上得到直流负高压。高频静电除尘电源的主要思想是   先把三相工频电源转变成直流电,然后再利用现代电力电子技术将直流电逆变成高频交流,其主要特点是:

      ①逆变桥电路能够把直流电压转换成高频交变的方波,这种方式在控制上具有极大的灵活性,体现在对逆变桥可以单独采用PWM、PS-PWM、PDM等多种控制方式或多种控制方式的组合。由于采用了高频控制,系统的动态响应速度可以快速提高,输出电压的纹波可以控制的很小,从而极大地提高了除尘效率。另外,由于控制方式的灵活性,高频静电除尘电源可以产生特定的高压输出波形,以适应不同的除尘工况。

      ②逆变桥电路高频交变方波的输出形式可以采用高频变压器。在保持升压比不变的情况下,高频变压器的原副边匝数相比于传统工频变压器会有大幅度的减少,随之而来的是变压器体积的明显减小,相应的变压器油箱的体积也会明显减小。所以,缠绕变压器的铜、制作油箱的铁、绝缘用的油等材料的使用都会极大的减少,节省原材料。

      ③另外与传统的可控硅工频相控电源相比,高频静电除尘电源应用了全控型、开关时间在几百个纳秒的功率器件,如IGBT,从而使系统具有快速的响应速度,在静电除尘器发生闪络时能够迅速切断电源。

      高频静电除尘电源和传统可控硅静电除尘工频相控电源两种工作模式下静电除尘器的电压与电流波形,包括系统发生闪络、重新启动和稳态3种状态的对比波形(其中实线代表高频IGBT电源波形,虚线代表传统可控硅相控电源波形)。当发生闪络时,两者的输出电压都迅速下降,不同的是高频静电除尘电源能够迅速响应,封锁电源,所以输出电流也随之迅速下降至零;而传统可控硅静电除尘工频相控电源由于不能快速响应,输出电流要经过很长时间才逐渐下降至零,在这个过程中大量的能量消耗在静电除尘器中。

    由于高频IGBT电源闪络持续时间短,经过较短的退电离时间系统就可以再次重新启动;而传统电源由于闪络持续时间长,火花放电严重,产生大量的空间电荷,所以需要经过较长的退电离时间系统才可以重新启动。当系统重新启动时,由于高频静电除尘电源的响应速度快,所以输出电压能够迅速达到预定电压,而传统可控硅静电除尘工频相控电源则需要很多个工频周期后才能达到。上述两点表明,高频IGBT电源的有效除尘时间将远远高于传统电源,除尘效率大大提高。

      (3)单一供电模式→混合供电模式。所谓混合供电模式是指在静电除尘器直流供电的基础上叠加高频脉冲电压。有关资料给出了一种混合供电模式原理图。其中直流电压源的幅值可调,并保持在静电除尘器电流对电压函数斜率   点处;脉冲的幅值、宽度、频率、斜率均可调节,以保证   的除尘效率。

      直流叠加高频脉冲电压供电形式的优点为:①脉冲电压持续时间短,不易触发闪络;②脉冲电压幅值高,可增加粉尘的荷电量,进而增加粉尘驱进速度提高除尘效率;③采用单独的脉冲电压源,高压脉冲可以以较高的频率产生。

      混合供电模式需要增加一套脉冲电压源,从而增加了静电除尘电源的复杂性,同时直流电压源直流工作点的选取以及脉冲的产生也增加了系统控制的难度。目前,混合供电模式的静电除尘电源技术还不是很成熟,很少见到在实际工程中的成熟应用,还需要进一步的完善和发展。

      静电除尘电源的发展始终以提高除尘效率和节能为目的,而在这过程中考虑到静电除尘器负载的特殊性,有待于进一步研究合适的拓扑形式以及静电除尘器不同工况、不同工作过程下的控制方式,以利于   的发挥静电除尘电源在静电除尘中的作用。


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