除塵器用高頻多重高壓脈沖電源

電除塵器已經(jīng)有100多年的發(fā)展歷史，因其具有除塵效率高、適應(yīng)范圍廣、運(yùn)行費(fèi)用低、安全可靠、使用方便且無二次污染等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)除塵設(shè)備的首選產(chǎn)品。面對越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，很多在役電除塵器達(dá)不到要求，不得不進(jìn)行二次技術(shù)改造；新建待建的電除塵項目也面臨挑戰(zhàn)。雖然加長、加高電除塵器本體可以相應(yīng)提高除塵效率，但是設(shè)備投入與除塵效率提高的性價比低，常規(guī)改進(jìn)方法是難以滿足新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。新型高壓電源成為了提高電除塵效率的有效出路，三相工頻高壓電源、高頻高壓電源和脈沖疊加直流高壓電源的推廣應(yīng)用，為提高電除塵器效率提供了新的可能和新的選擇。

電除塵器用高頻多重高壓脈沖電源（簡稱高頻脈沖電源），是一種即能提供直流（DC）供電，又能提供直流疊加脈沖（DC+PULSE）供電的電除塵器供電電源。

高頻脈沖電源其電壓疊加可組合輸出多種二次電壓供電波形。電場有效電暈電壓疊加脈沖電壓（DC+PULSE）的多重控制，使二次電壓有效值、峰值、頻率均可調(diào)?？刂品绞届`活，適應(yīng)各種工況電除塵器。

電除塵器采用高頻電源供電，是相同幅值直流電壓連續(xù)不斷的向除塵器充電加壓，使板線間始終維持在擊穿電壓點(diǎn)附近。當(dāng)粉塵比電阻超過1011·cm后，就會在氣體電離—粉塵荷電—移動—捕集—脫塵的過程中出現(xiàn)問題。當(dāng)高比電阻粉塵累積在陽極板上后，由于連續(xù)加壓，使帶電粉塵對陽極板的中和速度被更快的再充電，導(dǎo)致陽極板塵層加厚，表面電位提高，造成對放電極的電位差相對減少，放電極電暈放電減弱，引起反電暈現(xiàn)象發(fā)生，除塵效率大幅下降。

除塵器采用高頻脈沖電源：脈沖供電（DC+PULSE）其形式是在有效電暈電壓，連續(xù)不斷地向除塵器充電加壓的同時，疊加脈沖電壓。這種荷電方式，不僅提高了瞬間的荷電電壓，又降低了平均荷電電壓，即使是高比電阻粉塵，粉塵層中的電位也很容易在陽極板上得到中和，陽極板表面電位降低，不會產(chǎn)生與放電極相對電位的提高，抑制了反電暈現(xiàn)象的發(fā)生。脈沖波瞬間高電壓更易使粉塵荷電，所以除塵效率大大提高。

高頻脈沖電源集多種供電模式為一身，可實(shí)現(xiàn)直流供電、間歇供電、直流疊加脈沖供電。在有效直流電暈電壓基礎(chǔ)上疊加脈沖電壓，實(shí)現(xiàn)階躍脈沖供電，具有脈沖前沿時間快速的特點(diǎn)。在快速脈沖前沿時間內(nèi)，產(chǎn)生瞬間高強(qiáng)電場，粒子在脈沖放電電暈場中的電子荷電機(jī)理是以電子的電場荷電和動能擴(kuò)散荷電為主。為了使粒子快速荷電，采用快速脈沖前沿的脈沖是有效的。自由電子荷電的粉塵荷電量，比離子荷電的粉塵荷電量，要高出50%以上。高壓脈沖可提升電場的峰值電壓，既提高了瞬間電場強(qiáng)度，又激發(fā)出了大量的自由電子。有效的直流電暈電壓維持電場的電暈電壓，即保證了荷電粉塵的驅(qū)進(jìn)速度，又降低了陽極板粉塵層的表面電位，最大程度地遏制了反電暈現(xiàn)象的發(fā)生，大大提升了電除塵器對高比電阻粉塵、高濃度粉塵等復(fù)雜工況的適應(yīng)能力。在滿足粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可通過階躍脈沖供電波形的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。

　?。?）綠色電源：三相供電、電網(wǎng)平衡、無諧波干擾、功率因數(shù)高、電源轉(zhuǎn)換效率高。

　　（2）多電壓疊加技術(shù)：多組IGBT全橋逆變功率單元組合，實(shí)現(xiàn)2+1、3+1、4+1等高頻脈沖電源的功率疊加和電壓疊加。多電壓疊加可組合任意電壓波形形狀，輸出多種DC電壓波形和DC+PULSE電壓波形，實(shí)現(xiàn)對電除塵器的純直流供電、間歇供電和脈沖供電。電壓峰值、有效值均可調(diào)，電場控制方式靈活。

（3）高頻率窄脈沖：輸出頻率范圍2kHz-40kHz，電除塵器是容性負(fù)載，供電頻率越高電場容抗越小，電源向電除塵器注入的能量就越大。脈沖寬度8uS，更有利于瞬間高強(qiáng)電場的產(chǎn)生和微細(xì)粉塵的凝聚。

（4）智能控制：當(dāng)DC+PULSE二次電壓波形設(shè)定完成后，設(shè)備通過調(diào)整頻率自動跟蹤電場擊穿電壓的臨界點(diǎn)。電場不易閃絡(luò)，實(shí)現(xiàn)最佳功率輸出。

　?。?）閉環(huán)節(jié)能控制：根據(jù)除塵器排放濃度與電除塵器電源耗電量之間的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。系統(tǒng)由上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。

　?。?）降壓振打控制：具備反電暈檢測功能，當(dāng)反電暈發(fā)生時輸出聯(lián)動信號，及時降壓、振打清灰。

（7）微細(xì)粉塵的捕集：微細(xì)粉塵的排放量是影響電除塵器粉塵排放濃度的關(guān)鍵指標(biāo)。高頻窄脈沖供電產(chǎn)生的瞬間高強(qiáng)電場電暈，大大提高了對PM2.5及以下顆粒物的捕集。

（8）高比電阻粉塵的捕集：當(dāng)采用DC+PULSE供電時，最大程度地遏制了反電暈現(xiàn)象的發(fā)生，大大提高了對高比電阻粉塵的捕集效果。

　?。?）脫硫脫硝：高頻窄脈沖供電產(chǎn)生的瞬間高強(qiáng)電場電暈，更有利于臭氧濃度的提高，提升脫硫、脫硝的效率。

（10）節(jié)能減排：高頻脈沖電源和常規(guī)單相工頻電源比較，提高電除塵器除塵效率+50%，電費(fèi)下降-30%。

（11）整機(jī)結(jié)構(gòu)與防護(hù)：高低壓一體化組裝，戶外布置，節(jié)約了控制室土建面積。IGBT等功率器件散熱采用箱式隔離風(fēng)道，使功率器件、控制單元板與外界環(huán)境隔離。散熱系統(tǒng)采用調(diào)速風(fēng)機(jī)智能控制，提高高頻脈沖電源在戶外高溫環(huán)境下的適應(yīng)性?？刂茊卧宀捎萌拦に囂幚?，提高絕緣及防腐能力。不銹鋼殼體，防護(hù)等級IP54。

（12）保護(hù)功能：火花閃絡(luò)、電場開路、電場短路、過載、欠壓、IGBT溫度、變壓器油溫、油位、設(shè)備故障及通訊故障等。

1、電路組成

高頻脈沖電源由主回路部分、控制回路部分和高頻整流變壓器組成。

主回路部分：由接觸器、三相橋式整流、LC濾波電路、多組IGBT全橋逆變電路、高頻高壓整流變壓器、冷卻系統(tǒng)等組成。

控制回路部分：主要由DSP-CPLD控制電路、數(shù)字鎖相同步電路、IGBT驅(qū)動電路、信號采集電路、繼電器電路、通訊接口、低壓接口電路等組成。

2、工作原理

高頻脈沖電源的工作原理是將三相380V、50Hz低壓交流電，經(jīng)三相橋式整流、LC濾波輸出520V直流母線電壓，直流母線電壓經(jīng)多組IGBT全橋逆變?yōu)楦哳l脈沖電壓，對應(yīng)各自高頻變壓器升壓，由高壓硅堆整流疊加輸出40KHz直流高壓，為電除塵器提供高頻脈沖電源?？刂破鞲鶕?jù)ESP負(fù)載的二次電壓、電流反饋信號進(jìn)行自動跟蹤控制。