電除塵高頻高壓電源三種模式比對(duì).doc

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1、電除塵高頻高壓電源三種控制模式的比對(duì)魏文深廈門市天源興環(huán)保科技有限公司廈門同安工業(yè)集中區(qū)湖里園11號(hào)廠房361100第9頁(yè)共9頁(yè)摘要本文介紹了電除塵高頻高壓電源三種不同的調(diào)壓控制機(jī)理，即調(diào)頻控制模式；調(diào)幅控制模式；脈沖控制模式三種。從電除塵運(yùn)行的角度分析了三種控制模式的特性和優(yōu)勢(shì)，提出幾種控制模式的組合應(yīng)是電除塵高頻高壓電源發(fā)展的方向。關(guān)鍵詞電除塵高頻高壓電源；調(diào)頻控制模式；調(diào)幅控制模式；脈沖控制模式；開關(guān)頻率；母線電壓；間隙脈沖；閃絡(luò)控制；節(jié)能模式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(lái)

2、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(duì)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(duì)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(duì)其控制特點(diǎn)作特別的分析和研究，有利于高頻電源的研究和推廣，滿足市場(chǎng)的需求。2電除塵高頻高壓電源技術(shù)方案根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料以及目前市場(chǎng)上運(yùn)用的高頻電源來(lái)

3、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(duì)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(hào)處理器或單片機(jī)。其不同在于觸發(fā)控制模式上。第9頁(yè)共9頁(yè)高頻高壓電源主回路工作原理及特點(diǎn)：第9頁(yè)共9頁(yè)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IPM模塊或IGBT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

4、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(guó)內(nèi)外有關(guān)資料以及目前市場(chǎng)上運(yùn)用的

5、高頻電源分析來(lái)看，對(duì)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(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)

6、平均電壓的調(diào)整。其特點(diǎn)是峰值不變，只改變平均值。其波形如下：第9頁(yè)共9頁(yè)3.1.1諧振電流波形20KHZ開關(guān)頻率6KHZ開關(guān)頻率第9頁(yè)共9頁(yè)3.1.2二次電壓、電流反饋波形20KHZ開關(guān)頻率6KHZ開關(guān)頻率第9頁(yè)共9頁(yè)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(dòng)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(huì)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(chǎng)頻繁的閃絡(luò)放電

7、，該控制模式必須在低于設(shè)計(jì)頻率下運(yùn)行，效能相對(duì)有所降低。該模式適應(yīng)于電場(chǎng)相對(duì)平穩(wěn)的場(chǎng)合，在輕載和放電頻繁的場(chǎng)合適應(yīng)性較差。通過在模擬電場(chǎng)不同頻率運(yùn)行試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下:第9頁(yè)共9頁(yè)第9頁(yè)共9頁(yè)通過以上數(shù)據(jù)可以得出，該方式隨著頻率下降，電轉(zhuǎn)換效能同時(shí)降低的結(jié)論，如下圖：第9頁(yè)共9頁(yè)第9頁(yè)共9頁(yè)分析：效能下降的主要原因在于高頻變壓器的設(shè)計(jì)是在一特定頻率下的，比如40KHZ諧振頻率，隨著頻率的改變，其阻抗電壓會(huì)隨著改變，自身?yè)p耗加大，效率降低；同時(shí)由于開關(guān)管承受的峰值電流加大，也增加了開關(guān)損耗，總體效率下降，出故障的幾率也

8、增加。3.2調(diào)幅控制模式：調(diào)幅控制模式是在調(diào)頻控制模式的基礎(chǔ)上，通過控制母線電壓的方式實(shí)現(xiàn)的。主要原理是在整流部分采用三相可控硅控制技術(shù)，或開關(guān)斬波控制技術(shù)，將母線電壓0—550V可調(diào)，使輸入高頻變壓器的一次電壓可變，達(dá)到輸出直流電壓可變的目的，從而實(shí)現(xiàn)高頻電源的調(diào)幅調(diào)壓控制。大大改善了后級(jí)開關(guān)管的工作條件，使諧振頻率及高頻變壓器工作點(diǎn)穩(wěn)定，逆變電路始終工作于最佳工作點(diǎn)（