电除尘用高频高压电源的研制.docx

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1、电除尘用高频高压电源的研制(GenvoltNewRoad,Highley.Bridgnorth,Shropshire.UK)摘要R压开美电科已经普遍庖用到很多领域，城近几年在电除尘虺用方面也取得了较大的送展，本文提出了咱们对设计府庆开关电源的些试探.并犯卷介绍了叫，於新研科的用于电除尘的32k*岛确高乐开关电源.近几年,大伙儿已经开始熟悉到高频高Hi开关电源用于电除尘的一些突出的优势.很多研究报告也都显示高频高压开关电源能蜂显著提前除生的效率,能够大大提高功率因素.在间歇方式工作时，由于其关断和开通时刻大大缩短，因此能峨更有效的处置反电量及提海而比电阻粉生的搜集能力，等等。但是与其他应用领域有

2、所不同，电除尘的环境及其负我特性对高领高压开关电源提出了极为苛刻的要求.第一是电除尘用将领高J卡电源只旎安装在室外而且置于房顶,电源的谀计必衢考虑温度，湿度,海拔高度，尘埃等因素的阻碍.仅温度一项就极为棘众所周知，电子元件都是由许许多多的”节组成,而PN节温僮最高只能为125掇氏度，少有可达15Q度，商于此温度那么立刻烧毁。温度越是远朗此上限温弱，那么工作越靠得住，这就要求电除尘用高频高压电源的温升尽可傀低负载特性是电除尘电源有别于其他应用的又一个特点。除负载的动态转变范用大之外，电源必需能般受多达每秒次的频繁放电也是一个苛刻的要求.对电除尘电源的操纵也和其他的高压开关电源很不一样，肺规的尚压

3、电源追求低蚊波，而税固度，好的雄性或负载调整率等，大体上是一个电压源。用于电除尘的高压开关电源输出特性更像一个电流源.同时又否电能终任意设置电压的波形.响应速度快.过冲小，耐受频繁的火花放电.2电除尘用高，高压电M设计上的考虑见诸行关资料的用于电除尘的高压开关电源各干j特色，电路上大致可分为功率输入部份，逆变部份，升压将流输出部份和对电源的操双部份.电（功率入部份高功率的电源椰采纳三相怆入，不可控三相整液，泄波.功率因索都较工财弟相电源有专门大改善，功率逆交功率逆变部份而言，普遍采纳四开关管H型桥式结构，为提高工作频率，也有多个小功率高速开关管并联或多个H桥逆变潺并联.操纵方式那么有定频变脓宽

4、词制（PWM）.移相变脓宽调制或定脓宽变物园制（PTO）等几种.PAY方式的优势是有成熟的定业的分析方式，电源特性好，逆变器无环流，通态损耗低。由于频率固定,电磁干扰也比较容易解决.缺点是开关器件有关断损耗。前些年由于逆变潺件关断损耗大,很雄做成20kHz以上的高功率逆变器.但是最近几年来地看低开关损耗涔件的普及，这一问题已慢慢取得解决.由于高压变压器不可幸免存在散布电容，FAY方式也能够利用该散布电容组成并联谐振逆变器，从而进一步降低关断损耗。PFM方式比较玷合电除尘用商频高乐电源的应用，尤其在蚊波，稔固度等要求不高的场合.高J卡变JK器漏感通常都必较大.但在PFM方式的逆变电路中,变乐涔漏

5、感却能蜂和外加电容电力一路组成中联谐振电路.通过改变逆变器的工作频率就能盛膨改变输出电压。电除尘电源时纹波要求不高，功率通常比较高.小联谐振电路超级适合此一领域的应Hh工作频率始终只干j谐振频率的一半以下时，逆变器的电流峰值高但有效伯较低，输出电压上升率会受到必然的限制。另外特点阻抗较电流持续状态低，在一样过我条件一样工作频率下,逆变得过我电流偏大.因此工作频率工作在谐振效率的倍左右时.能鲂改善以上法点.2.3升压商压粤温，出升压整流输出部份，电除尘用高频高压电源来地升压变压器配合直流倍压电路来取得所需要的高压.在保证输出电压及性能时尽可能降低高质变压器的输出电压.如此做的缘故有几条：一是高变

6、比时,阻碍电路性能.二是6演变压器铁心（磁芯窗11很小，始出电压受空间限制不能太高.：.是无益于散热,电除尘高压电源由于放电比较领攀，有很多设计尽力采纳仅维变压器升压，整波来取得衢要的裔压，必将大大增加高频变压器的制造度.电的操纵旭源的操纵部份而吉，其实能坡分为两个层面：个层面是对电源本身的操纵，比如恒压特性，恒流特性，负我调整特性，输入调整特性，方波响应，钗波操纵和各类鞭惜等。另一个层面是操纵电源以期达到咱们的要求，比如如何使其I：作在放电临界态，如何使其工作在间歇状态.峥值电压的设置.谷值电味的设置,间限时刻的设置.上升率的设a.等等.3400三A.80kV高压开关电M的研制咱Q在连年研制

7、、生产高压开关电源的基础上,结合电除尘的实际应用体仝，开发了32kW高城高压开关电源.要景设计指标，存储温度：-4QCto+70*C工作度：-30*CI。+5C电源温升：20C3相380VAC0-80kVDC（负板性电压）,0100nvXDC32kW90%IP级别：55输入电压：输出电压:输出电流：最高输出功率:输出电压纹波:功率因素：转换效率：寰紫技术方案机械部份I为了他在恶劣环境下工作系统采纳密封结构.高质部份用变乐跳油绝嫁.几乎所有发烧元件的热靛也都已各类方式导入变压器油中.而压航出在电源的底部，如此能够简化电源安装，便于实施,体化。冷却及敏物,据有关统计说明.80的开关电源的物环是田于

8、发烧造成的,因此有效的冷却系统是开关型电源就得住工作的有力保障.为此咱们的电源系统采纳油循环冷却.将IGBT通要发烧器件的热Jlt导入到变压器油中，因此冷却了油，也就冷却了整个电源的重要发烧器件.此,做法的的益处在于只要操板好油温，就能终保证IGRT平安的运行.入流部份q外设计的高压开关电源的特点之一是怆入整流以后不采纳任何作为泄波用的电解电容，只采纳高性能的电容100uF,而通常的开关电源为了减小输出的触波，在输入整流以后都加入了专门人的电解游波电容。大功率电源我纳三相输入,整流后电压达到530V,电解电容耐压不够,必需串并结合数Ift需要更多.大容量高压电解电容价钱昂货是咱们考虑的一个囚索

9、,更理要的一个考虑是温度对电解电容的寿命阻碍极大.功率逆支部份：采纳电联谐振式逆变器，PFM方式调剂。满靓时逆变器电流迸入持续状态。效率比非持续电流工作的逆变器会有1-2%的降低，但流过IGBT的睇值电流比非持续电流工作时减小.非满功率这行时.逆变器电淹也处在非持续状态.升压离压整流出部份，采纳了两级倍压电路，降低高压变压器的绝缘，减小变压器的汝布电容。而且变压器的快心完全能鲂采纳标准成型产品.税制工2及其简单.大大提高/靠得住性而且降低本钱.由于采纳r倍味电路.高压整流硅堆只需全波推流的一半,而高兴浊波电容的本我也约为高压整流硅堆的一半.整漉部份本钱相当.当显现火花放电时，电容的储能会泻放到

10、电场里去，这是倍压电路的跳点。但装实上若是按母分钟放电60次计算，放电的平均功率只有不到30瓦，不到电源额定功率的千分之一.另外采纳了咱们的特有的放电限流电路.80kV时放电电流也被限制在200A以下.因此其阻碍已经超级小了，而倍压电容能够有效抑制加到高压硅堆上的过电压，这是它的优势。操飙部份那个地址只说明电源本身的操纵。电源有输出电压和输出电流检测回路，各自的响应特性都超级好.系统存在电压和电流的双环PID调剂.能自动工作在恒压或恒流状态.Ill于调整环节的带宽远高于三相港波后的纹波频率,因此帖入故波被抑制掉.电（爱慵：输入：欠压笈惜，.击电过压爱惜，过流赞情输出：过压爱惜，过流爱惜.放电限

11、流爱惜逆变器：过流爰惜，直通爱惜，过酷爱惜变压器油：过酷爱惜，油位密惜平安：连锁爱惜以上述思路为指导的高压开关电源的i殳计模型如以下图：图一拓某开关电淑的模型图：电源的电跖框图图二电源的电路框图图二为实际研制的电源:图三实际的32k*高压开关电源这是一张工作于64kV的示波图（极性反转）.由图可见，整个上升时刻大约3ms,的20kWms.大体上为线性上升.表一环境温度IGBT散热器上淑燧变压器最高油温22度38度42度表是满功率棺固运行后纪录的温升数据，由衣中数据可见，该电源的变压器油的温升球多只有20度.乃至只有常规工频高压整流变压器的一半.这时提高弊得住性有专门大的帮忙.对该高压电源作开路

12、，短路.较战，满我.过教.放电等各类实验.结果说明，该电源ffe铐在电压0-80kY,电流OFOObA的任何戊上稳固运行,并能械耐受各类强度的放电,4结论用于电除尘领域的高压开关电淞有其特殊性，其设计碓度相当大.但由于咱们有连年的体会枳存，研制工作仍是比较顺利,其实两年前咱们已经有同类里的样机在国外某电厂运行，情形良好，这次咱们又对电源作了很多的改良，性能取得g门大的改善。依如实际运行及实5金室测试,咱们有如下结论：（1）电源的输入部份不加大容放电解电容是可行的，这对提高电源的靠褥住性及寿命大有益处.（2）中联谐振逆变器能钙超级常得住地运行。（3）目前的高压开关电源电压上升率大约为20kYa（4）该电源的温升较小,很有可能在环境温度50度也旎够靠得住工作.这方面还要做进一步的实聆.（5） 采纳倍压电路能够大大降低对裔压变压器的要求，这也是捉而辕得住性的说要一环.本钱并非会升高，制造工艺会荷化。（6） 该高压电源能够在电压080kY,电流O100mA整个矩形区域内任何一点都稳因就得住地工作.