一种高频电源控制系统及其电除尘装置的制作方法

1.本公开涉及电子技术领域，具体而言，本公开涉及一种高频电源控制系统及其电除尘装置。


背景技术：

2.静电除尘器作为一种除尘效率高、除尘范围广、电源损耗小、维护及其管理方便的除尘设备，在火力发电厂、钢铁、冶金、造纸、水泥、轻纺、化工等领域获得广泛应用，对减少大气中的有害粉尘起着十分重要的作用。
3.目前高压高频脉冲静电除尘器的电源系统是由三相整流桥、高频逆变电路、开关整流变压器和控制电路等几部分组成。而在高频逆变电路中，一般采用全桥逆变电路，该电路输出电压谐波较大，不利于系统的高效运行，现有的电除尘电源大都采用工频电源，能源消耗大，电晕功率低，除尘效果差，除尘成本高。
4.由此可见，现有的电除尘电源存在能源消耗大，电晕功率低，除尘效果差，除尘成本高等技术问题，急需改进。


技术实现要素：

5.本公开的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有的电除尘电源存在能源消耗大，电晕功率低，除尘效果差，除尘成本高等技术问题的技术缺陷。
6.第一方面，一种高频电源控制系统，包括：
7.三相电源控制单元，用于接入三相工频交流电，并对所述三相工频交流电整流后输入至变压变频单元；
8.所述变压变频单元，用于对整流后的三相工频交流电进行升压、升频，并将升压、升频后的电流输入至整流单元；
9.所述整流单元，用于对所述电流进行整流，并输出高频、高压的脉冲电流至负载。
10.进一步的，所述高频电源控制系统还包括：
11.保护单元，所述保护单元设置有输入开路保护、输入过压保护、输出开路保护、输出短路保护以及变压器油过热保护。
12.进一步的，所述高频电源控制系统还包括：
13.通信单元，所述通信单元采用标准的modbus tcp/ip协议与上位系统通信。
14.进一步的，所述变压变频单包括多个逆变桥电路组成，每个所述逆变桥电路还连接有lc滤波电路。
15.进一步的，所述变压变频单元采用升压变频器实现。
16.进一步的，所述变压变频单元还包括三极管电容三点式振荡电路，所述三极管电容三点式振荡电路包括一个功率三极管、两个真空可调电容器、一个振荡线圈和一个发射线圈；其中真空可调电容器与振荡线圈组成振荡回路接入功率三极管的集电极与发射级之间，并将其中的一个真空可调电容器的两端电压引入功率三极管的基极，形成正反馈。
17.第二方面，一种高频电源电除尘装置，其特征在于，包括：
18.高频电源控制系统，所述高频电源控制系统为权利要求1
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6中任一权利要求所述的高频电源控制系统，用于为所述高频电源电除尘装置供电；
19.电除尘器，所述电除尘器与所述高频电源控制系统电性连接，用于进行电除尘。
20.本公开实施例电除尘器高频高压电源具有高达92％以上的电能转换效率，在电场所需相同的功率下，可比常规电源更小的输入功率，具有节能效果；有更好的荷电强度，在保证了粉尘充分荷电的基础上，可以大幅度减少电场供电功率，从而减少无效的电场电功率。电除尘器高频高压电源的输出电压纹波系数比常规电源小(电除尘器高频高压电源约4％，而常规电源约30％)，可大大提高电晕电压，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，增加了粉尘荷电的几率，进一步提高除尘效率，特别适用于高浓度粉尘场合。
附图说明
21.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对本公开实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
22.图1为本公开实施例提供的一种高频电源控制系统的结构示意图；
23.图2为本公开实施例提供的一种保护单元的结构示意图；
24.图3为本公开实施例提供的一种变压变频单元的结构示意图；
25.图4为本公开实施例提供的一种高频电源电除尘装置的结构示意图。
26.结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
具体实施方式
27.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
28.应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
29.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
30.需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元一定为不同的装置、模块或单元，也并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
31.需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域
技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
32.本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
33.下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能解释为对本发明的限制。
34.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本公开的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
35.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
36.下面以具体地实施例对本公开的技术方案以及本公开的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本公开的实施例进行描述。
37.本公开实施例中提供了一种高频电源控制系统，如图1所示，该高频电源控制系统包括：
38.三相电源控制单元110，用于接入三相工频交流电，并对所述三相工频交流电整流后输入至变压变频单元；
39.所述变压变频单元120，用于对整流后的三相工频交流电进行升压、升频，并将升压、升频后的电流输入至整流单元；
40.所述整流单元130，用于对所述电流进行整流，并输出高频、高压的脉冲电流至负载。
41.在本公开实施例中，将市电或动力电接到三相电源控制单元110的输入端，经过三相电源控制单元110对输入电压进行初始值(幅值调节、相位调节)调节，并整流后输出至变压变频单元120的输入端，变压变频单元120将调整后的电压进行升压，升频处理后连接输出到整流单元130的输入端，整流单元130对变压变频单元120处理后的电压进行整流操作得到高压、高频的脉冲电流。高频高压电源具有高达92％以上的电能转换效率，在电场所需相同的功率下，可比常规电源更小的输入功率，具有节能效果；有更好的荷电强度，在保证了粉尘充分荷电的基础上，可以大幅度减少电场供电功率，从而减少无效的电场电功率。频电源为三相输入，三相供电平衡，功率因数大于0.92，无缺相损耗，无电网污染。电除尘器高频高压电源的输出电压纹波系数比常规电源小(电除尘器高频高压电源约4％，而常规电源约30％)，可大大提高电晕电压，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，增加了粉尘荷电的几率，进一步提高除尘效率，特别适用于高浓度粉尘场合。与工频电源相比，电除尘器高频高压电源的适应性更强。电除尘器高频高压电源的输出由一系列的高频脉冲构
成，可以根据电除尘器的工况提供最适合的电压波形。脉冲供电时，供电脉宽最小可达到1ms，而工频电源最小为10ms，可任意调节占空比，具有更灵活的间歇比组合，可有效抑制反电晕现象，特别适用于高比电阻粉尘工况。电除尘器高频高压电源的火花关断时间小于10us，而工频电源需10ms，火花能量很小，电场恢复快，提高了电场的平均电压，从而可提高除尘效率。
42.在本公开提供的实施例中，所述高频电源控制系统还包括：
43.保护单元，所述保护单元设置有输入开路保护、输入过压保护、输出开路保护、输出短路保护以及变压器油过热保护。
44.在本公开实施例中，高频电源控制系统还设置有保护单元，保护单元中设置有输入开路保护、输入过压保护、输出开路保护、输出短路保护以及变压器油过热保护，用于对高频电源的输入、输出以及变压器进行保护，如图2所示，在本公开实施例提供的保护单元中，输入保护包括输入开路保护210、输入过压保护220，输出保护包括输出开路保护230、输出短路保护240，还包括变压器油过热保护250。在本公开实施例中，输入开路保护210、输入过压保护220、输出开路保护230、输出短路保护240，以及变压器油过热保护250都通过电性连接，便于对高频电源进行保护，保证设备安全可靠的运行。
45.在本公开实施例提供的高频电源控制系统中，还包括：
46.通信单元，所述通信单元采用标准的modbus tcp/ip协议与上位系统通信。
47.在本公开实施例中，高频电源控制系统设置有通信单元，通信单元采用标准的modbus tcp/ip协议与上位系统通信，其中，modbus tcp/ip协议时本领域较为常用的技术手段，本公开对此不再说明，本公开提供的高频电源控制系统中，通信单元通过modbus tcp/ip协议与上位系统通信，能给及时上报电源信息以及接收上位系统命令，保证电源系统稳定运行。
48.在本公开实施例提供的高频电源控制系统中，所述变压变频单包括多个逆变桥电路组成，每个所述逆变桥电路还连接有lc滤波电路，所述变压变频单元采用升压变频器实现。
49.在本公开实施例中，如图3所示，所述变压变频单元还包括三极管电容三点式振荡电路，所述三极管电容三点式振荡电路包括一个功率三极管、两个真空可调电容器、一个振荡线圈和一个发射线圈；其中真空可调电容器与振荡线圈组成振荡回路接入功率三极管的集电极与发射级之间，并将其中的一个真空可调电容器的两端电压引入功率三极管的基极，形成正反馈。在本公开实施例中，逆变桥电路为链式h桥多电平逆变电路，链式h桥多电平逆变电路中采用分布式的滤波器结构，将滤波功能分散到各个逆变h桥单元，每个h桥单元的输出分别经过lc滤波器滤波后进入主回路，叠加后再输入至开关整流变压器中。当某个或多个h桥开关管出现故障时，主回路将跳过故障单元，通过滤波电容与正常工作的单元相连接。根据实际工程所需的容量以及输出电压的谐波含量确定h桥单元的个数，个数越多，则系统容量越大，且谐波含量越少，输出波形越接近正弦，但成本也越高。假设链式h桥多电平逆变电路中有n个h桥单元，即有n个独立的滤波器，它们的截止频率与集中式的滤波器结构相同，即电容和电感乘积的标幺值不变，因此分布式单个电容的电容值应取集中式电容值的n倍，单个电感的电感值应是集中式电感值的1/n倍。变压变频单元采用三极管电容三点式振荡电路或电感三点式振荡电路实现。三极管电容三点式振荡电路包括一个功率
三极管、两个真空可调电容器、一个振荡线圈，其中真空可调电容器与振荡线圈组成振荡回路，接入功率三极管的集电极与发射级之间，并将其中的一个真空电容器的两端电压引入功率三极管的基极，形成正反馈，输出频率可通过调节振荡回路中的电容值或改变功率管的工作点来实现。
50.本公开实施例电除尘器高频高压电源具有高达92％以上的电能转换效率，在电场所需相同的功率下，可比常规电源更小的输入功率，具有节能效果；有更好的荷电强度，在保证了粉尘充分荷电的基础上，可以大幅度减少电场供电功率，从而减少无效的电场电功率。电除尘器高频高压电源的输出电压纹波系数比常规电源小(电除尘器高频高压电源约4％，而常规电源约30％)，可大大提高电晕电压，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，增加了粉尘荷电的几率，进一步提高除尘效率，特别适用于高浓度粉尘场合。
51.本公开实施例还提供了一种高频电源电除尘装置，如图4所示，包括：
52.高频电源控制系统410，所述高频电源控制系统为上述任一实施例所述的高频电源控制系统，用于为所述高频电源电除尘装置供电；
53.电除尘器420，所述电除尘器与所述高频电源控制系统电性连接，用于进行电除尘。
54.在本公开实施例中，电除尘器高频高压电源采用集成一体化结构，体积更小、重量更轻，电除尘器高频高压电源直接安装在电除尘器顶部，节省配电室空间，节省大部分信号电缆和控制电缆，减少安装费用。高压出线位置及轮子位置与工频整流变压器完全一样，非常适合电源的改造。电除尘器高频高压电源的火花关断时间小于10us，而工频电源需10ms，火花能量很小，电场恢复快，提高了电场的平均电压，从而可提高除尘效率。电除尘器高频高压电源的输出电压纹波系数比常规电源小(电除尘器高频高压电源约4％，而常规电源约30％)，可大大提高电晕电压，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，增加了粉尘荷电的几率，进一步提高除尘效率，特别适用于高浓度粉尘场合。与工频电源相比，电除尘器高频高压电源的适应性更强。电除尘器高频高压电源的输出由一系列的高频脉冲构成，可以根据电除尘器的工况提供最适合的电压波形。脉冲供电时，供电脉宽最小可达到1ms，而工频电源最小为10ms，可任意调节占空比，具有更灵活的间歇比组合，可有效抑制反电晕现象，特别适用于高比电阻粉尘工况。采用标准的，可以方便与上位系统通讯，实现远程管理和系统集成。本公开实施例电除尘器高频高压电源具有高达92％以上的电能转换效率，在电场所需相同的功率下，可比常规电源更小的输入功率，具有节能效果；有更好的荷电强度，在保证了粉尘充分荷电的基础上，可以大幅度减少电场供电功率，从而减少无效的电场电功率。电除尘器高频高压电源的输出电压纹波系数比常规电源小(电除尘器高频高压电源约4％，而常规电源约30％)，可大大提高电晕电压，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，增加了粉尘荷电的几率，进一步提高除尘效率，特别适用于高浓度粉尘场合。
55.以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术
方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
56.此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
57.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
58.以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。