電除塵高頻高壓電源三種控制模式的比對.doc

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1、電除塵高頻高壓電源三種控制模式的比對?三種控制模式：調(diào)頻控制模式；調(diào)幅控制模式；脈沖控制模式??1?前言?近幾年，隨著高頻高壓電源在電除塵行業(yè)的應(yīng)用，其功率已由原來的600—800mA/80KV發(fā)展到現(xiàn)在的1000---1600mA/80KV，滿足了電除塵器大部分的要求，因此其應(yīng)用范圍和數(shù)量迅速擴(kuò)大，對其應(yīng)用研究也更加深入。?由于電除塵高頻高壓電源是一種基于高頻開關(guān)技術(shù)的新型電源，與可控硅電源有著本質(zhì)的不同。其體積小、節(jié)能、高效率等特性及對電除塵收塵突出的優(yōu)點(diǎn)已被業(yè)內(nèi)肯定，但由于其工作原理及控制方式也有別于其它常規(guī)電源，有必要對其控制特點(diǎn)作特別的分析和研究，有

2、利于高頻電源的研究和推廣，滿足市場的需求。?2?電除塵高頻高壓電源技術(shù)方案??根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料以及目前市場上運(yùn)用的高頻電源來看，電除塵高頻高壓電源方案雖各有特色，但總結(jié)電路上基本上相類似，主要由工頻整流濾波，諧振逆變電路，高頻升壓整流輸出以及對電源的控制部分構(gòu)成。采用的開關(guān)器件有單IGBT、IGBT模塊、IPM模塊；控制普遍采用DSP數(shù)字信號處理器或單片機(jī)。其不同在于觸發(fā)控制模式上。高頻高壓電源主回路工作原理及特點(diǎn)：?A、工頻整流、濾波。??三相380V交流經(jīng)三相整流得到直流電壓，經(jīng)LC濾波輸出530V的直流母線電壓。?B、開關(guān)逆變：直流電壓經(jīng)由PM模塊或I

3、GBT模塊組成的全橋逆變電路。由于是大功率逆變，為減少開關(guān)損耗，降低開關(guān)模塊的溫升和電流電壓應(yīng)力，主回路均采用串聯(lián)諧振拓補(bǔ)電路，即采用諧振電容Cs，諧振電感Ls及利用高頻變壓器漏感組成高頻諧振式逆變電路。當(dāng)L&C參數(shù)選擇合適，配合合適的開關(guān)頻率和控制模式，能使開關(guān)模塊工作在零電流開通和零電壓關(guān)斷模式，即軟開關(guān)狀態(tài)；大大降低了開關(guān)損耗，并且能有效減少進(jìn)入高頻變壓器的高次諧波，也減少變壓器及硅堆的損耗。??C、高頻升壓、整流。逆變波形經(jīng)高頻變壓器升壓，再經(jīng)高頻整流橋整流，在ESP負(fù)載上得到基本上純直流電壓波形。??3?電除塵高頻高壓電源控制方案?我們根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)

4、資料以及目前市場上運(yùn)用的高頻電源分析來看，對高頻觸發(fā)脈沖控制主要可分為：調(diào)頻控制模式；調(diào)幅控制模式；脈沖控制模式三種。?3.1??調(diào)頻控制模式：?因主回路均采用串聯(lián)諧振拓補(bǔ)電路，即軟開關(guān)模式，它能大大降低開關(guān)損耗，提高逆變效能。而PWM（脈沖寬度調(diào)制）在軟開關(guān)狀態(tài)下較難調(diào)整，因此大多高頻觸發(fā)脈沖采用PFM（定脈寬調(diào)頻）的方式，通過調(diào)節(jié)脈沖頻率的調(diào)制控制方法將直流電壓調(diào)制成一系列脈沖來調(diào)節(jié)ESP平均電壓和電流。該控制方式的核心在于控制ESP平均電壓和電流，由于頻率降低相當(dāng)于在單位頻率下降低觸發(fā)脈沖的有效占空比，通過縮短開通時(shí)間，加大關(guān)斷時(shí)間來實(shí)現(xiàn)平均電壓的調(diào)整。

5、其特點(diǎn)是峰值不變，只改變平均值。?3.1.1諧振電流波形?通過上述波形可以看出，該控制模式下僅在20KHZ的設(shè)計(jì)頻率下，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的電流，實(shí)現(xiàn)純直流供電，輸出功率最大。頻率降低后，二次電壓平均值降低，電壓脈動系數(shù)變化不大，但電流峰值提高，平均值降低。輸出平均功率下降，沖擊加大，變壓器效率會降低。?由于電除塵運(yùn)行時(shí)較難在設(shè)計(jì)指標(biāo)下運(yùn)行，加上電場頻繁的閃絡(luò)放電，該控制模式必須在低于設(shè)計(jì)頻率下運(yùn)行，效能相對有所降低。該模式適應(yīng)于電場相對平穩(wěn)的場合，在輕載和放電頻繁的場合適應(yīng)性較差。通過在模擬電場不同頻率運(yùn)行試驗(yàn)，該方式隨著頻率下降，電轉(zhuǎn)換效能同時(shí)降低的結(jié)論。?4.

6、2??調(diào)幅控制模式：?調(diào)幅高頻高壓電源電壓調(diào)節(jié)由三相SCR可控硅移相調(diào)壓和IGBT模塊定脈寬變頻調(diào)制（PFM）兩部分組成，統(tǒng)一由DSP芯片控制。DSP依據(jù)電場工況給定開關(guān)母線電壓和開關(guān)模塊工作頻率，使設(shè)備始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。通過DSP高速采樣，采用純軟件方法檢測火花。當(dāng)電場出現(xiàn)火花時(shí)，迅速降低開關(guān)頻率，之后迅速恢復(fù)，同時(shí)控制可控硅調(diào)壓降低高頻端母線電壓，有利于電場恢復(fù)，降低開關(guān)模塊的沖擊幅度，火花封鎖時(shí)間可以很短，之后根據(jù)需要確定母線電壓。該火花處理模式充分利用了IGBT模塊能快速關(guān)斷，火花處理及時(shí)，同時(shí)由于有SCR母線電壓調(diào)整，使IGBT模塊能最快恢復(fù)而不

7、至于連閃。電壓電流應(yīng)力也大大減小。此調(diào)壓方式運(yùn)用于工況條件惡劣，擊穿電壓低，閃絡(luò)頻繁，電流小沖擊幅度大的場合（如燒結(jié)機(jī)頭電除塵），對于改善其收塵狀況效果明顯。該方法還避免了濾波電容在閃絡(luò)狀態(tài)下的過渡充放電現(xiàn)象，提高了電容使用壽命和可靠性。?4.3??脈沖控制模式：?該模式有自動熄弧功能，當(dāng)電場出現(xiàn)火花時(shí)，先封鎖脈沖輸出，重新確定開通比率，火花封鎖時(shí)間可以很短。但對于電場除塵效率較低，需開通比較大的場合，較易出現(xiàn)連閃。?5?電除塵高頻高壓電源節(jié)能控制方案?節(jié)能控制是當(dāng)前電除塵運(yùn)用的熱門話題，也是高頻電源在電除塵上運(yùn)用的最大亮點(diǎn)。高頻電源較常規(guī)可控硅電源由于在原理

8、上的差別，已具備明顯的節(jié)能效率。具有三