静电除尘用高频高压电源
电除尘用高频高压电源的研制
电除尘用高频高压电源的研制(Genvolt New Road, Highley, Bridgnorth, Shropshire, UK)摘要高压开关电源已经普遍应用到很多领域，最近几年在电除尘应用方面也取得了较大的进展。
本文提出了咱们对设计高压开关电源的一些试探，并扼要介绍了咱们最新研制的用于电除尘的32kW高频高压开关电源。
1 前言近几年，大伙儿已经开始熟悉到高频高压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够显著提高除尘的效率，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，因此能够更有效的处置反电晕及提高高比电阻粉尘的搜集能力，等等。
但是与其他应用领域有所不同，电除尘的环境及其负载特性对高频高压开关电源提出了极为苛刻的要求。
第一是电除尘用高频高压电源只能安装在室外而且置于房顶，电源的设计必需考虑温度，湿度，海拔高度，尘埃等因素的阻碍。
仅温度一项就极为棘手。
众所周知，电子元件都是由许许多多的PN节组成，而PN节温度最高只能为125摄氏度，少有可达150度。
高于此温度那么立刻烧毁。
温度越是远离此上限温度，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能低。
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围大之外，电源必需能经受多达每秒一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。
常规的高压电源追求低纹波，高稳固度，好的线性或负载调整率等，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，同时又希望能够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 电除尘用高频高压电源设计上的考虑见诸有关资料的用于电除尘的高压开关电源各有特色。
电路上大致可分为功率输入部份，逆变部份，升压整流输出部份和对电源的操纵部份。
电源功率输入部份高功率的电源都采纳三相输入，不可控三相整流，滤波。
高频电源在静电除尘器上的应用
高频电源在静电除尘器上的应用摘要: 节能减排保护环境和生态平衡是各行各业的重要任务，也是衡量各个企业制造出来的产品性能价格比的重要指标。
目前燃煤电厂传统的电除尘电源及其控制系统已不能满足现代化电厂低能耗、低排放的要求。
贵溪发电有限责任公司（厂）电气专业组织有关技术人员对该情况进行讨论研究，决定保持现有电除尘器本体等基础，对贵溪发电有限责任公司（厂）#5炉双列四室一电场高压电源进行改造换型，提高电除尘电源效率、提高除尘效率，减少排放量，增加节电量。
笔者时任贵溪电厂二期维护部电气技术员，全程主持了此次高频电源改造项目，现将高频电源的原理、功能及改造后的效果编辑整理，以飨读者。
关键词: 电除尘器高频电源燃煤电厂除尘效率一、前言电除尘用高频高压整流设备（简称高频电源）可配套各类除尘设备广泛应用于电力、冶金、建材、轻工、化工等众多行业的烟气粉尘治理，是一种高效除尘、保护环境的重要设备。
高频电源是新一代的绿色电源产品，是我国电除尘器供电技术的一项革命性的突破。
该产品与传统的可控硅控制工频电源相比性能优异明显，具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、成套设备集成一体化、转换效率与功率因数高、采用三相电源对电网影响小等多项显著优点，它的研制成功实现了电除尘器配套电源技术水平质的飞跃，对我国环保设备配套电源产品的产业结构调整和优化升级有积极的影响。
二、高频电源应用特点1. 体积小、重量轻，仅为常规电源的几分之一，安装方便，不占空间。
2. 效率与功率因数高，高频电源效率>0.9，功率因数>0.9。
3. 采用三相电源对电网影响小，无缺相损耗，无电网污染。
4. 纯直流供电时，输出电流大，可达工频电源的2倍，输出电压高，可达工频电源的1.3倍（图一），间歇供电时，可有效抑制反电晕现象，实现保效节能，特别适用于高比电阻粉尘工况。
5. 采用串并联混合谐振逆变器有恒流特性，可以有效抑制电场火花的电流冲击，可以更迅速地熄灭火花并且快速恢复电场能量。
静电除尘器高频电源改造技术应用与推广
静电除尘器高频电源改造技术应用与推广摘要：基于对静电除尘工作原理的分析，把握高频电源较之工频电源所具有的优势，进一步地，围绕工程实例展开研究，结果显示，用高频电源对工频电源进行替代，执行静电除尘器的技术改造任务，以原有除尘效率的有效保持为前提，能够达到至少50%的节能率。
关键词：静电除尘器，工频电源，高频电源，改造技术，节能减排在国家倡导节能减排的宏观背景下，火电厂积极地对各种行之有效的节能降耗技术和手段进行探寻与应用。
高频电源是一种新型的为静电除尘器供电的设备，相较于工频电源而言，该设备能够以对除尘效率的有效保证为前提，在很大程度上实现对电能消耗的降低。
某火电厂对静电除尘器的供电方式进行改造，由高频电源对以往的工频电源进行替换，将理想的节能效果发挥出来。
1静电除尘工作原理静电除尘器主要是在两个金属电极上进行高压直流电的加装，以此得到一个高压电场，该电场能够让原本位于其中的气体发生电离现象。
而在此之后，会有电子和正负离子生成，其中，带电的离子与电子能够令粉尘荷电。
基于异性相吸的原理，在电场力的作用之下，荷电粉尘会沿着异性电极的方向不断运动，并在最后吸附于电极之上，以此便能实现从烟气中的分离。
在电除尘振打设备具有规律的振打之下，在电极上吸附的那些粉尘便会落入对其进行收集的物体中。
从构成上来看，静电除尘器主要包括两大组成部分，其一为电除尘器本体，主要功能为对烟尘进行净化处理，其二则是将高压直流电产生的模块以及低压控制模块。
现阶段，板卧式电除尘器有着最高的应用率，主要由壳体、阴阳极系统、阴阳极振打模块以及气流分布模块与拍灰模块共同构成。
2高频电源较之工频电源所具有的优势2.1具有更大的电晕功率相较于工频电源而言，高频电源提供的输出电压和电流均可以达到更高的水平，在相同的电场内部，输入的功率也会明显较之工频电源要更大，这意味着其可以在较大程度上实现对收尘效率的提升。
另外，基于对参数的借鉴，执行对高比电阻粉尘的判断任务，将间歇脉冲供电占空比确定下来，又能进一步达到对反电晕的有效抑制目的，将粉尘排放量有效减少，可以超过30%；不仅如此，电晕电压和峰值电流较之工频电源的二次电压和电流而言也要高出较为明显的水平。
电除尘器高频用电源介绍
14.4
2
0.4A/72kV
380
47
72
0.4
31
28.8
3
0.6A/72kV
380
71
72
0.6
46
43.2
4
0.8A/72kV
380
94
72
0.8
62
57.6
5
1.0A/72kV
380
118
72
1
77
72
6
1.2A/72kV
380
141
72
1.2
93
86.4
7
1.4A/72kV
380
165
▲三相平衡供电：高频电源为三相输入，三相供电平衡，功率因数大于0.95，无缺相损耗，无电网污染。
▲可提高电晕功率：高频电源的输出电压纹波系数比常规电源小（高频电源约1％，而常规电源约30％），可大大提高电晕电压（约30%），从而增加电场内粉尘的荷电能力，也减小了荷电粉尘在电场中的停留时间，从而可提高除尘效率。电晕电压的提高，同时也提高了电晕电流，增加了粉尘荷电的机率，进一步提高除尘效率，特别适用于高浓度粉尘场合。
JHGP系列型电除尘器高频高压电源输入/输出参数表（Io≤100mA）
序号
设备容量
交流输入电压
交流输入电流
直流输出电压
直流输出电流
交流入功率
直流输出功率
（V）
（A）
（KV）
(mA)
(kVA)
(kW)
1
10mA/60kV
380
1
60
10
0.64
0.6
2
20mA/60kV
EHC-II电除尘高频电源使用手册
设备的正常启动-----------------------------------------------------------------25
设备的正常停机-----------------------------------------------------------------25
EHC-II产品结构
高频电源正面图
图1
EHC-II铭牌安装在正面外壳上，通过铭牌可以获知此台EHC-II的规格大小。
图2
图2是高频电源铭牌，其中：
电源断开情况下，由于EHC-II高频电源内部带有大容量电容，其残余能量仍能造成人员的伤害，非专业人士严禁打开机箱！
电源断开情况下，由外部电源供电的控制电路也会将危险电压引入EHC-II高频电源内部，仍有可能造成人员的伤害，如低压振打、加热控制回路检修维护时，请断开外部相关控制回路的电源！
EHC-II高频电源必须用足够粗的电缆可靠接地，绝对禁止在没有可靠接地或接地电阻大于国家相关标准的情况下，对EHC-II高频电源进行通电！
双室四电场（以上）通讯方案---------------------------------12
双室四电场（以上）通讯方案2---------------------------------------------13
五、产品适用范围----------------------------------------------14
高压侧参数说明-----------------------------------------------------------------9
静电除尘器高频电源
静电除尘器高频电源各类高压电源的性能对比与脉冲高频电源简介概述在饱受雾霾之苦的今天。
随着我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染排放受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制，并且排放标准逐年升高。
这就迫使企业对现有的静电除尘器设备进行不断的升级和改造。
但是现有的问题是，很多企业的静电除尘器在当初设计时没有考虑到未来的排放标准会如此苛刻，导致一批静电除尘器在今天的环保标准下排放超标。
而在静电除尘器升级改造中，增加电场又没有足够的场地，用袋式除尘器又担心后期的维护成本。
所以提高静电除尘器高压电源的供电技术，才是解决这个问题最有效的捷径。
下面我们就通过粉尘的荷电机理与电源工作原理来论证一款由中国自主研发的新型静电除尘器高压电源——脉冲高频电源。
一、静电除尘器高压电源发展的三个阶段：第一阶段：工频电源1、恒流源：单相交流380V输入,变压器分档调幅调压，高压硅堆整流输出。
输出频率100Hz。
二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。
2、单相可控硅电源：单相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输出。
输出频率100Hz。
二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。
3、三相可控硅电源：三相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输出。
输出频率300Hz。
二次电压输出波形：纹波较小的直流（DC）电压波形。
第二阶段：高频电源1、按输出频率可分为：10 kHz、20 kHz、50 kHz。
2、按调压方式可分为：调频高频电源、调幅高频电源。
三相交流380V输入，可控硅/二极管调相调压，IGBT全桥逆变经高压整流变压器输出。
输出频率10 kHz、20 kHz、50kHz。
二次电压输出波形：基本上纯直流的（DC）电压波形。
第三阶段：工频基波脉冲电源工频基波脉冲电源：由两组独立电源组成即基波电源和脉冲电源。
基波频率300Hz，脉冲频率100pps，脉冲宽度75μs；第四阶段：脉冲高频电源：由多组独立高频电源叠加组成。
《基于STM32的高频高压静电除尘电源的控制研究》范文
《基于STM32的高频高压静电除尘电源的控制研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，粉尘污染问题日益严重，静电除尘技术因其高效、环保的特性受到了广泛关注。
高频高压静电除尘电源作为静电除尘技术的核心设备，其控制系统的设计和优化对提高除尘效率、保证设备安全运行具有重要意义。
本文以STM32微控制器为核心，对高频高压静电除尘电源的控制进行研究，旨在提高系统的稳定性和除尘效率。
二、STM32微控制器与系统架构STM32系列微控制器因其高性能、低功耗的特性，在工业控制领域得到了广泛应用。
在高频高压静电除尘电源控制系统中，STM32作为核心控制器，负责采集系统运行数据、控制电源的开关以及调节输出电压等。
系统架构主要包括电源模块、控制模块、检测模块和通信模块。
其中，控制模块以STM32为核心，通过与各模块的通信接口相连，实现对系统的全面控制。
三、高频高压静电除尘电源的控制策略1. 电压调节策略：根据实际工作需求，通过PWM（脉宽调制）技术调节高频高压电源的输出电压。
同时，采用闭环控制策略，实时采集输出电压和电流数据，根据数据调整PWM信号的占空比，以实现精确的电压调节。
2. 功率因数校正：为提高电源的效率，需对输入电流进行功率因数校正。
通过分析输入电流的波形和相位，对PWM信号进行相应调整，以降低谐波成分，提高功率因数。
3. 故障诊断与保护：系统具有完善的故障诊断和保护功能。
当检测到过压、过流、过热等故障时，系统将立即切断电源，并启动报警程序，确保设备安全运行。
四、控制系统软件设计软件设计是高频高压静电除尘电源控制系统的关键部分。
在STM32微控制器上运行的软件系统应具备实时性、稳定性和可扩展性。
主要任务包括数据采集、控制算法实现、通信协议处理等。
在数据采集方面，软件系统需实时采集电源的输出电压、电流以及系统各部分的工作状态等数据。
在控制算法实现方面，软件应根据实际需求和系统状态，通过PWM技术调节电源的输出电压和功率因数。
静电除尘器脉冲高频电源 各类高压电源性能对比
静电除尘器脉冲高频电源各类高压电源的性能对比与脉冲高频电源简介概述在饱受雾霾之苦的今天。
随着我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染排放受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制，并且排放标准逐年升高。
这就迫使企业对现有的静电除尘器设备进行不断的升级和改造。
但是现有的问题是，很多企业的静电除尘器在当初设计时没有考虑到未来的排放标准会如此苛刻，导致一批静电除尘器在今天的环保标准下排放超标。
而在静电除尘器升级改造中，增加电场又没有足够的场地，用袋式除尘器又担心后期的维护成本。
所以提高静电除尘器高压电源的供电技术，才是解决这个问题最有效的捷径。
下面我们就通过粉尘的荷电机理与电源工作原理来论证一款由中国自主研发的新型静电除尘器高压电源——脉冲高频电源。
一、静电除尘器高压电源发展的三个阶段：第一阶段：工频电源1、恒流源：单相交流380V输入,变压器分档调幅调压，高压硅堆整流输出。
输出频率100Hz。
二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。
2、单相可控硅电源：单相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输出。
输出频率100Hz。
二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。
3、三相可控硅电源：三相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输出。
输出频率300Hz。
二次电压输出波形：纹波较小的直流（DC）电压波形。
第二阶段：高频电源1、按输出频率可分为：10 kHz、20 kHz、50 kHz。
2、按调压方式可分为：调频高频电源、调幅高频电源。
三相交流380V输入，可控硅/二极管调相调压，IGBT全桥逆变经高压整流变压器输出。
输出频率10 kHz、20 kHz、50kHz。
二次电压输出波形：基本上纯直流的（DC）电压波形。
第三阶段：工频基波脉冲电源工频基波脉冲电源：由两组独立电源组成即基波电源和脉冲电源。
基波频率300Hz，脉冲频率100pps，脉冲宽度75μs；第四阶段：脉冲高频电源：由多组独立高频电源叠加组成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大功率静电除尘用高频高压电源的研制廖谷然1，杨北革2，薛辉2，吕玉祥1（1. 太原理工大学物理与光电工程学院，山西太原 030024；2. 山西省电力公司大同供电分公司，山西大同 037008）摘要：由于工频可控硅电源在静电除尘器领域中使用时的缺点，高频高压电源势必将取代工频电源成为静电除尘器的供电电源。
而目前国内研制的高频高压电源的功率一般比较小，难以和主流的静电除尘设备相配套。
本文介绍了采用双串联谐振回路并联的新的拓扑结构，设计出了72KV/1.6A的大功率静电除尘用高频高压电源。
通过现场实验验证了72KV/1.6A高频高压电源的可行性。
该电源对静电除尘设备新建或改造时降低成本和维护费用有着实际的意义。
关键词：静电除尘器；高频高压电源；串联谐振；软开关；数字信号处理Development of a High-power High Frequency and High Voltage PowerSupply for Electrostatic PrecipitatorLIAO Gu-ran1，Y ANG Bei-ge2，XUE Hui2，LV Yu-xiang1（1. College of Physics and Optoelectronics，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China；2. Shanxi Datong Electric Power Supply Company，Datong 037008，China)Abstract: Due to the disadvantage of industrial frequency power supply with SCR used in the field of electrostatic precipitator. The high frequency high voltage power supply will definitely replace industrial frequency power supply as the power supply of electrostatic precipitator. And at present the power of high frequency high voltage power supply is small, and hard to match electrostatic dust removal equipment. This paper introduces a new topology of double series resonance circuit in parallel, designs the 72KV/1.6A high power high frequency and high voltage power supply for electrostatic precipitator. The feasibility of high frequency and high voltage power supply has been verified by testing it in the real electric field. This power supply has a practical significance to reduce cost and maintenance cost of new electrostatic dust removal equipment or renovation project.Keywords: electrostatic precipitator，high frequency high voltage power supply，series resonance，soft switching，Digital Signal Processing0 引言空气污染直接严重危害人体健康。
而火力发电厂、钢铁、冶金、造纸、水泥、轻纺、化工等工业领域生产过程中产生的烟气是空气污染的主要来源。
因此这些烟气在排放到大气之前必须对其进行除尘处理。
20世纪90年代大气污染物排放标准200mg/m3，2004年起实施的更加严格的排放标准则是50mg/m3[1]，而从2012年1月1日起实施的新的火电厂大气污染排放标准中燃煤锅炉的烟尘排放标准是30mg/m3[2]。
越来越严格的环保要求给除尘设备和供电电源提出了新的要求。
静电除尘器（ESP）是国际上使用广泛的除尘设备，具有效率高，处理烟气量大，运行成本低，维护方便等优点。
利用静电除尘器能够有效地收集粉尘，使得排放达到标准。
从20世纪八十年代至今，环保领域使用的静电除尘器直流高压供电电源普遍采用工频可控硅电源，其电路结构是两相工频电源经过可控硅移相控制幅度后经整流变压器升压整流后形成100Hz的脉动直流高压。
这种供电电源适用于烟气温度高、压力大的场合。
是国内外传统的静电除尘器供电方式。
但随着环保排放要求的不断提高，此种供电方式也逐渐显示出一些缺点。
比如：1.工作频率为50Hz，转换效率低，耗电量大，变压器体积大，需大量钢材和铜材。
2.采用工频相位控制调压方法，使得功率因数低，且对电网干扰大。
3.晶闸管是半控型器件，对闪络放电等实际状况响应速度慢，延时长，不能立即调整输出电压。
4.输出电压脉动大，使得电晕电压低，无法适合高比电阻的粉尘[3]。
以上几个缺点使得工频电源无法达到环保领域新的排放标准。
因此，研制高性能的静电除尘用高压直流电源势在必行。
随着新一代功率电子器件的发展，比如IGBT等全控型器件的出现和数字控制技术的发展，高频逆变技术在工业上的应用越来越广泛也越来越成熟。
基于高频逆变技术的静电除尘器供电电源越来越受到人们的重视，是静电除尘器供电电源的发展方向[4]，成为国内外除尘行业研究的重点。
由于制造和控制技术上的难度，目前国内从事静电除尘用高频电源的公司研发的产品输出功率都不高。
而国内绝大多数主流静电除尘设备要求配套的电源功率在60-100kW。
本文分析了静电除尘用高频高压电源的工作原理，提出了采用双串联谐振回路并联的新的拓扑结构，研制了72KV/1.6A大功率静电除尘用高频高压电源。
工作频率为1-30KHz。
为了减小调频时IGBT的开关损耗，采用串联谐振软开关技术，使得IGBT在零电流下开通和关断。
1 整体电路框图图1 整体电路框图Fig.1 The circuit diagram由整体电路框图可知，72KV/1.6A静电除尘用高频高压电源主电路由两路三相全桥整流，两路串联谐振高频逆变及高频整流变压器几个部分组成。
输入380V工频电压通过三相整流，再经过电解电容稳压作用得到母线电压。
母线电压通过IGBT高频全桥逆变，经过高频整流变压器升压和二次整流后得到直流高压，为静电除尘器本体供电。
图2为串联谐振高压直流电源的具体拓扑电路图。
其中静电除尘器本体可等效为一个电阻和一个电容并联。
图2串联谐振高压直流电源主电路图Fig.2 The main circuit diagram of series resonance high voltage DC power supply 2 工作原理分析图2中两个谐振回路的参数完全相同，IGBT的开关状态也完全对称，因此只对其中一回路进行分析。
并推导出电流波形图。
首先讨论一下基本串联谐振电路：图3 基本串联谐振电路Fig.3 Basic series resonance circuit 设通过谐振电感L的电流为i,谐振电容C两端的电压为U，则i和U有如下关系：indiL U Udt+=（1）dUC idt=（2）由（1）、（2）可以推导出()()00cosri t i w t t=-+()sininrrU Uw t tZ-- (3)()()()00cosin in rU t U U U w t t=---+()00sinr rZ i w t t- (4)（3）、(4)两式中i为t时刻流过谐振电感L的电流，U为t时刻谐振电容C两端的电压，rwLC=为谐振角频率，rLZC=在图2中，设IGBT的开关频率为sf，谐振频率为rf，根据sf与rf不同关系，图2电路有三种不同工作方式。
当sf小于rf的一半时，谐振回路工作在断续工作状态下，IGBT零电流导通，零电流零电压关断，大大减小了IGBT 的开关损耗。
两路PWM 波驱动信号互补，即当Q1、Q4导通时，Q2、Q3截止；Q1、Q4截止时，Q2、Q3导通。
设母线电压为in U ，通过谐振电感电流为i ，谐振电容两端电压为U ，负载电容折算到变压器原边的电压为1U 。
图4 开关模式1 图5 开关模式2 Fig.4 Switching Mode 1 Fig.5 Switching Mode 2图6 开关模式3 图7 开关模式4 Fig.6 Switching Mode 3 Fig.7 Switching Mode 4(1)开关模式1，0t 时刻，Q1、Q4导通，等效电路图4所示。
在0t 时刻，()00i t =，()00U t =，()100U t =。
利用（3）、（4）可以推导出谐振回路的谐振电感上的电流和谐振电容两端的电压如下：()()0sin inr rU i t w t t Z =- (5) ()()0cos in in r U t U U w t t =-- (6)（5）、（6）式中，r w LC =，因此谐振周期2r T LC =,0t 时刻Q1、Q4开通，电流正向流动，过12r T 时间，i 过零，U 达到最大，电路进入开关模式2。
(2)开关模式2，1t 时刻，电流i 反向，流过反并联二极管D1、D4, 等效电路图5所示。
开关模式2的初始条件为：()10i t =，()12in U t U =，()110U t >。
利用（3）、（4）可以推导出谐振回路的谐振电感上的电流和谐振电容两端的电压如下：()()11sin inr rU U i t w t t Z -=- (7)()()()111cos in in r U t U U U U w t t =+--- (8)过12r T 时间到达3t 时，i 到零，D1、D4自然关断，开关模式2结束。
在1t 与3t 中间的2t 时刻关断Q1、Q4,因为此时流过Q1、Q4的电流为0，所以实现了零电流关断，减小了关断损耗。
(3)开关模式3,4t 时刻，Q2、Q3导通，谐振电流i 增加，实现软开通，等效电路图6所示。
工作模式3的初始条件为：()40i t =，()()4132U t U t =，()()1413U t U t =。