專利名稱：一種電除塵器專用三相高頻高壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種電源，特別涉及一種電除塵器專用三相高頻高壓電源。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)用于治理工業(yè)粉塵污染的靜電除塵設(shè)備專用的電源主要是單相和三相 可控硅工頻高壓電源，存在效率低，功耗大，設(shè)備笨重，逐漸被單相高頻高壓變壓器式的高 頻高壓電源所取代。這種單相高頻高壓變壓器式的高頻高壓電源，雖然具有效率高，功耗低 的特點(diǎn)，但對大功率產(chǎn)品的單相高頻高壓變壓器要求很高的絕緣性能和復(fù)雜的繞制工藝及 具備很高的升壓比。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述存在的缺陷，是在單相高頻高壓變壓器式的高頻 高壓電源基礎(chǔ)上，將單相高頻高壓變壓器改變?yōu)槿喔哳l高壓變壓器，這樣把高頻高壓變 壓器升壓比降低35%，使高頻高壓變壓器的絕緣處理和繞組的繞制工藝更簡單化，并且在 相同的輸出電壓下，輸入到高頻高壓變壓器的初級繞組的電壓比單相高頻高壓變壓器的更 低，提供一種高效，節(jié)能，容易制造，大功率應(yīng)用在工業(yè)電除塵器上的三相高頻高壓電源。本實(shí)用新型電除塵器專用三相高頻高壓電源內(nèi)容簡述本實(shí)用新型電除塵器專用三相高頻高壓電源，其特征在于在全橋6單元智能IPM 逆變單元上依次設(shè)置直流母線電壓取樣單元、升壓斬波單元、啟動緩沖單元、一次電流取 樣單元、三相整流橋、一次電壓取樣單元、缺相及過壓保護(hù)器、遠(yuǎn)程控制開關(guān)、進(jìn)線濾波器， 全橋6單元智能IPM逆變單元依次與高頻三相電流過零檢測單元、三相諧振隔直電容、三相 高頻高壓變壓器、三相高頻高壓硅整流單元連接，高壓分壓電阻的兩端連接在三相高頻高 壓硅整流單元上，二次電流取樣單元與三相高頻高壓硅整流單元連接，高壓分壓電阻與二 次電壓取樣單元連接，高壓限流器與電除塵器連接并設(shè)有隔離開關(guān)。電除塵器專用三相高頻高壓電源設(shè)有DSP控制系統(tǒng)。采用E型鐵氧體作變壓器的鐵芯，三相高低壓繞組分別繞制在三個(gè)鐵芯柱上，每 一相鐵芯柱上內(nèi)層為低壓繞組，分段繞制后并聯(lián)連接；外層為高壓繞組，分層分段繞制后串 聯(lián)連接。由全橋6單元智能IPM逆變單元產(chǎn)生的可調(diào)高頻三相正弦波電壓，與三相高頻高 壓變壓器輸入端的三個(gè)等效漏感La、Lb、Lc和等效電容Ca、Cb、Cc及諧振隔直電容 Cl、C2、C3組成串并聯(lián)諧振電路。本實(shí)用新型電除塵器專用三相高頻高壓電源的逆變電路，具有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧 振的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)空載和短路工作狀態(tài)，因此非常適用于靜電除塵。以全橋6單元智能IPM 逆變單元采用電流型的三相全橋逆變PWM控制技術(shù)，將諧振變換技術(shù)與PWM控制技術(shù)相結(jié) 合，實(shí)現(xiàn)零電壓零電流軟開關(guān)，減小了開關(guān)損耗和噪聲。使整個(gè)高頻高壓電源具有轉(zhuǎn)換效 率高，適合大功率應(yīng)用。
圖1是除塵器專用三相高頻高壓電源結(jié)構(gòu)示意圖圖2是有源箝位諧振直流升壓斬波波形圖圖3是有源箝位諧振直流升壓斬波電路圖圖4是三相高頻高壓變壓器和三相全橋整流電路圖圖5是三相全橋整流電路波形圖圖中1是進(jìn)線濾波器、2是遠(yuǎn)程控制開關(guān)、3是缺相及過壓保護(hù)器、4是一次電壓取 樣單元、5是三相整流橋、6是一次電流取樣單元、7是啟動緩沖單元、8是升壓斬波單元、9是 直流母線電壓取樣單元、10是全橋6單元智能IPM逆變單元、11是高頻三相電流過零檢測 單元、12是三相諧振隔直電容、13是三相高頻高壓變壓器、14是三相高頻高壓硅整流單元、 15是高壓分壓電阻、16是高壓限流器、17是二次電流取樣單元、18是二次電壓取樣單元、19 是隔離開關(guān)、20是電除塵器、21是DSP控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型電除塵器專用三相高頻高壓電源是這樣實(shí)現(xiàn)的，
以下結(jié)合附圖作具體 說明。見圖1，本實(shí)用新型電除塵器專用三相高頻高壓電源，是由進(jìn)線濾波器1、遠(yuǎn)程控制 開關(guān)2、缺相及過壓保護(hù)器3、一次電壓取樣單元4、三相整流橋5、一次電流取樣單元6、啟動 緩沖單元7、升壓斬波單元8、直流母線電壓取樣單元9、全橋6單元智能IPM逆變單元10、 高頻三相電流過零檢測單元11、三相諧振隔直電容12、三相高頻高壓變壓器13、三相高頻 高壓硅整流單元14、高壓分壓電阻15、高壓限流器16、二次電流取樣單元17、二次電壓取樣 單元18、隔離開關(guān)19、電除塵器20和DSP控制系統(tǒng)21組成，在全橋6單元智能IPM逆變單 元10上依次設(shè)置直流母線電壓取樣單元9、升壓斬波單元8、啟動緩沖單元7、一次電流取 樣單元6、三相整流橋5、一次電壓取樣單元4、缺相及過壓保護(hù)器3、遠(yuǎn)程控制開關(guān)2、進(jìn)線濾 波器1，全橋6單元智能IPM逆變單元10依次與高頻三相電流過零檢測單元11、三相諧振 隔直電容12、三相高頻高壓變壓器13、三相高頻高壓硅整流單元14連接，高壓分壓電阻15 的兩端連接在三相高頻高壓硅整流單元14上，二次電流取樣單元17與三相高頻高壓硅整 流單元14連接，高壓分壓電阻15與二次電壓取樣單元18連接，高壓限流器16與電除塵器 20連接并設(shè)有隔離開關(guān)19。電除塵器專用三相高頻高壓電源設(shè)有DSP控制系統(tǒng)21。通過輸入三相正弦波電壓AC380/50HZ，經(jīng)入線濾波器，三相橋式整流后變成脈動 的直流電壓Ud，經(jīng)啟動緩沖器和有源箝位諧振升壓斬波器，為負(fù)載提供高于Ud的穩(wěn)定直流 電壓Ui，輸入給6單元全橋智能IPM逆變單元，實(shí)現(xiàn)把直流電壓Ui逆變成(O-Uo可調(diào))三 相高頻的交流正弦波，經(jīng)三個(gè)諧振隔直電容與三相高頻高壓變壓器的三個(gè)等效的漏感和等 效的電容組成串并聯(lián)諧振電路，輸入給三相高頻高壓變壓器的三個(gè)輸入端，經(jīng)升壓變成高 頻高壓交流正弦波電壓，再經(jīng)三相高頻高壓整流橋，變成直流高壓輸出，正端經(jīng)電流取樣電 阻與電除塵器的陽極板和殼體接地連接，負(fù)端經(jīng)高壓限流器和隔離開關(guān)與電除塵器的陰極 線連接，形成負(fù)高壓的靜電電場，以達(dá)到高效、節(jié)能除塵目的。見圖2有源箝位諧振直流升壓斬波波形圖和圖3有源箝位諧振直流升壓斬波電路圖升壓斬波器采用有源箝位諧振直流電路，它由諧振開關(guān)Tr、諧振電感Lr、諧振電容Cr、 箝位開關(guān)Tc、箝位電容Cc組成。諧振電容初始值Ucr (0)=0，箝位電容Cc遠(yuǎn)大于諧振電容 Cr，且箝位電容上的預(yù)充電壓值為(k-l)Ui(k值由實(shí)際電路的需要來確定)，則諧振電容電 壓的箝位值為kUi。諧振開關(guān)Tr導(dǎo)通時(shí)，諧振電感電流L近似以斜率Ui/Lr增長；當(dāng)、增 大到預(yù)充電流閾值Im時(shí)，諧振開關(guān)Tr關(guān)斷，此時(shí)諧振電路開始諧振；當(dāng)諧振電容電壓Ucr 上升到kUi時(shí)，箝位二極管TD。開通，諧振電容電壓Ucr被箝位在kUi值。由于箝位電容Cc 遠(yuǎn)大于諧振電容Cr，因此在L向Cc充電的過程中，Ucc可近似看作不變；由于TD。的作用， 它為箝位開關(guān)Tc在L反向前實(shí)現(xiàn)零電壓開通創(chuàng)造了條件。L反向后，箝位電容Cc向諧 振電感Lr放電，當(dāng)其放電量等于之前的充電量時(shí)，即在TD。一Tc導(dǎo)通期間箝位電容Cc電荷 平衡時(shí)，Tc零電壓關(guān)斷。實(shí)際上Cc為有限值，Tc導(dǎo)通期間Ucc肯定在變化；二極管TD。導(dǎo)通 后，由于L的充電將使上升；Tc導(dǎo)通L反向后，Cc放電，&從其峰值一直 下降到(k-l)Ui時(shí)，關(guān)斷Tc之后，&保持在(k-l)Ui值上，諧振電容電壓&將繼續(xù)諧振回 零，從而完成了一個(gè)開關(guān)周期。這種有源箝位諧振直流電路開關(guān)損耗很小，為后續(xù)的全橋6 單元智能IPM逆變開關(guān)實(shí)現(xiàn)ZVS創(chuàng)造了條件。采用E型鐵氧體作變壓器的鐵芯，三相高低壓繞組分別繞制在三個(gè)鐵芯柱上，每 一相鐵芯柱上內(nèi)層為低壓繞組，分段繞制后并聯(lián)連接；外層為高壓繞組，分層分段繞制后串 聯(lián)連接。見圖4三相高頻高壓變壓器和三相全橋整流電路圖三相高頻高壓變壓器鐵芯采 用性價(jià)比很高的E型鐵氧體作為變壓器的鐵芯，其特點(diǎn)適用于高頻和特高頻，并且可以把 功率做的很大，鐵芯容易制造，三相高低壓繞組分別繞制在三個(gè)鐵芯柱上，每一相鐵芯柱上 內(nèi)層為低壓繞組，分段繞制后并聯(lián)連接；外層為高壓繞組，分層分段繞制后串聯(lián)連接，高低 壓繞組間及各層間采用特殊絕緣材料處理，具有很低的等效雜散電容和漏感參數(shù)，由于采 用三相高頻高壓變壓器和后續(xù)的三相高頻高壓硅整流單元，使得升壓比由原來的大約120 減小到大約90 ；這樣使得高頻高壓變壓器的絕緣處理和繞組的繞制工藝更簡單化，并且在 相同的輸出電壓下，輸入到高頻高壓變壓器的初級繞組的電壓比單相高頻高壓變壓器的更 低。采用三相高頻高壓硅整流單元，與單相橋式整流不同的是提高了輸出電壓，提高了功 率輸出水平。見圖5三相全橋整流電路波形圖在tl_t2區(qū)間，電流通過a—Dl—R—D6—b—變 壓器次級a、b相繞組組成閉合回路；在t2-t3區(qū)間，電流通過a—Dl—R—D2 — c一變壓 器次級a、c相繞組組成閉合回路；整流元件D6和D2在t2點(diǎn)換相；在t3點(diǎn)，a相電壓下 降而b相電壓上升且高于a相電壓，電流由Dl換到D3，在t3_t4區(qū)間，電流通過D3—R_ D2—變壓器次級b、c相繞組組成閉合回路；在t4點(diǎn)換相由D2換流到D4 ；在t4_t5區(qū)間， 電流通過D3_R_D4—變壓器次級b、a相繞組組成閉合回路；依次類推。三相整流元件 的導(dǎo)通換流順序是D1D6 — D1D2 — D3D2 — D3D4 — D5D4 — D5D6 — D1D6…三相橋式硅整流電 路的輸出電壓與變壓器的次級電壓關(guān)系為Uo=L 35U2LO本實(shí)用新型電源逆變電路由全橋6單元智能IPM逆變單元(10)產(chǎn)生的可調(diào)高頻 三相正弦波電壓，與三相高頻高壓變壓器輸入端的三個(gè)等效漏感La、Lb、Lc和等效電 容Ca、Cb、Cc及諧振隔直電容Cl、C2、C3組成串并聯(lián)諧振電路。具有串聯(lián)諧振和并 聯(lián)諧振的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)空載和短路工作狀態(tài)，因此非常適用于靜電除塵。以全橋6單元智能IPM逆變單元采用電流型的三相全橋逆變PWM控制技術(shù)，將諧振變換技術(shù)與PWM控制技術(shù)相 結(jié)合，實(shí)現(xiàn)零電壓零電流軟開關(guān)，減小了開關(guān)損耗和噪聲。使得整個(gè)高頻高壓電源具有轉(zhuǎn) 換效率高，適合大功率應(yīng)用。 本實(shí)用新型三相高頻高壓電源的一次電流、一次電壓、母線直流電壓和三相高 頻電流、二次電流、二次電壓所用的傳感器均使用霍爾電流和電壓傳感器。本實(shí)用新型電 源的傳感器系統(tǒng)對傳感器的隔離電壓和線性度及響應(yīng)時(shí)間都有很高要求，使用的霍爾電流 傳感器線性度優(yōu)于0. 1%，響應(yīng)時(shí)間優(yōu)于0. 5uS,絕緣電壓5kV;霍爾電壓傳感器線性度優(yōu) 于0. 2%，響應(yīng)時(shí)間優(yōu)于20uS，絕緣電壓5kV。
權(quán)利要求1.一種電除塵器專用三相高頻高壓電源，其特征在于在全橋6單元智能IPM逆變單 元(10)上依次設(shè)置直流母線電壓取樣單元(9)、升壓斬波單元(8)、啟動緩沖單元(7)、一 次電流取樣單元(6)、三相整流橋(5)、一次電壓取樣單元(4)、缺相及過壓保護(hù)器(3)、遠(yuǎn)程 控制開關(guān)(2)、進(jìn)線濾波器(1)，全橋6單元智能IPM逆變單元(10)依次與高頻三相電流過 零檢測單元(11)、三相諧振隔直電容(12)三相高頻高壓變壓器(13)、三相高頻高壓硅整流 單元(14)連接，高壓分壓電阻(15)的兩端連接在三相高頻高壓硅整流單元(14)上，二次電 流取樣單元(17)與三相高頻高壓硅整流單元(14)連接，高壓分壓電阻(15)與二次電壓取 樣單元(18)連接，高壓限流器(16)與電除塵器(20)連接并設(shè)有隔離開關(guān)(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵器用三相高頻高壓電源，其特征在于電除塵器專用 三相高頻高壓電源設(shè)有DSP控制系統(tǒng)(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵器用三相高頻高壓電源，其特征在于采用E型鐵氧 體作變壓器的鐵芯，三相高低壓繞組分別繞制在三個(gè)鐵芯柱上，每一相鐵芯柱上內(nèi)層為低 壓繞組，分段繞制后并聯(lián)連接；外層為高壓繞組，分層分段繞制后串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電除塵器用三相高頻高壓電源，其特征在于由全橋6單元 智能IPM逆變單元(10)產(chǎn)生的可調(diào)高頻三相正弦波電壓，與三相高頻高壓變壓器輸入端的 三個(gè)等效漏感La、Lb、Lc和等效電容Ca、Cb、Cc及諧振隔直電容Cl、C2、C3組 成串并聯(lián)諧振電路。
專利摘要本實(shí)用新型電源涉及一種電除塵器專用三相高頻高壓電源，其特征在于在全橋6單元智能IPM逆變單元上依次設(shè)置直流母線電壓取樣單元、升壓斬波單元、啟動緩沖單元、一次電流取樣單元、三相整流橋、一次電壓取樣單元、缺相及過壓保護(hù)器、遠(yuǎn)程控制開關(guān)、進(jìn)線濾波器，高壓限流器與電除塵器連接并設(shè)有隔離開關(guān)，設(shè)有DSP控制系統(tǒng)。由全橋6單元智能IPM逆變單元產(chǎn)生的可調(diào)高頻三相正弦波電壓,與三個(gè)等效漏感La﹑Lb﹑Lc和等效電容Ca﹑Cb﹑Cc及諧振隔直電容C1﹑C2﹑C3組成串并聯(lián)諧振電路。具有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的優(yōu)點(diǎn),適應(yīng)空載和短路工作狀態(tài),適用于靜電除塵,實(shí)現(xiàn)零電壓零電流軟開關(guān),減小了開關(guān)損耗和噪聲，具有轉(zhuǎn)換效率高，適合大功率應(yīng)用的特點(diǎn)。
文檔編號B03C3/66GK201921740SQ20112004482
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者叢培龍, 孫永福 申請人:遼寧天凈環(huán)保有限公司