一、变频高压电源技术
1.1原理
变频高压电源(简称变频电源)具有与高频电源相类似的特点:采用AC→DC→AC→DC的变流工作方式,将三相工频输入整流成直流,采用SPWM变频逆变后升压整流,输出平滑的直流电压。从结构上看,变频电源采用控制柜与变压器分体式结构,结构形式与常规电源相同,所以变频电源也具有维护方便、可靠性高、大功率实现容易等常规电源的特点。
变频电源的工作频率一般在50Hz~400Hz。输出电压纹波较常规工频电源小。变频电源输入电场的平均直流电压比工频电源高出约20%。变频电源的输出电压纹波系数小于5%,避免了工频电源纹波大峰值电压在电场中容易出现闪络的问题,从而提高了电除尘器电场的直流电压,达到提高除尘效率的目的。原理框图如图1所示。
图1变频电源原理框图
1.2主要特点
(1)变频电源采用正弦脉宽调制SPWM调压N和变频VF调压,可以通过频率和阻抗的动态变化与电场的工况相匹配来改善电除尘器的供电特性。
(2)变频电源可以通过动态阻抗处理火花和拉弧,在充电起始阶段,低阻抗可以使电场快速到达临界电压,在临近充电结束时高阻抗会抑制电场火花和限制火花的能量,使接近临界电压的维持时间加长,实现不间断供电或缩短电场恢复时间。
(3)变频电源高压控制柜可以配套中频整流变压器,也可以配套原工频整流变压器,从而节省工程费用。
(4)变频电源采用电源三相输入,三相供电平衡,无缺相损耗,功率因数与电源效率均可达0.9。
1.3推荐应用场合
(1)变频电源应用于高粉尘浓度的电场,可以提高电场的工作电压和电流。
(2)当粉尘比电阻比较高时,变频电源应用间歇脉冲供电以克服反电晕。
二、高频恒流高压电源
高频恒流高压电源(简称高频恒流源)具有电流源输出特性,功率因数高,转换效率高,在允许的工作频率范围内可实现无级调频(调整电流),工作电压高、电流大,连续、可靠等优点。
2.1原理
高频恒流电源由工频三相交流电输入,经整流变为直流,再经过逆变器和V/I转换变为近似正弦的高频交流电流源,再经变压器升压整流输出为高频恒流高压直流。其原理框图如图2所示。
图2高频恒流源原理框图
2.2主要特点
(1)三相供电平衡,工作频率在0~50kHz范围内可调。
(2)高频恒流源参数设定后输出电流为恒定值,具有电除尘负载跟踪特性和火花抑制特性的自适应特点。
(3)与工频恒流高压电源相比,高频恒流高压电源工作电压可提高10~20%,工作电流提高20~30%,排放降低30%。
(4)转换效率>92%。
2.3推荐应用场合
高频恒流高压电源技术常用于湿式电除尘、电除雾、电捕焦和电场工作条件恶劣、放电条件不利、电场存在瞬态/稳态短路,以及本体材质不能承受经常性击穿的场合。
三、单相工频高压直流电源
单相工频高压直流电源(简称工频电源)是电除尘器目前最为成熟和应用最多的电源。经过长期的使用和完善,已形成稳定可靠的控制技术和成熟的生产工艺,控制性能已实现了多样化。随着电子技术的发展和进步,数字化智能化成为电除尘电源发展的主导方向,越来越多的电除尘厂商加大电控系统的研发力度,不断地探索研究,开发出更为先进的智能化控制系统,在常规电源的节能、提效方面成效显著,以满足目前市场上对常规工频电源的需求。
3.1原理
工频电源采用单相380V交流输入,通过两只可控硅反并联调压,经单相变压器升压整流实现对电除尘器的供电。原理框图如图3所示。
图3单相电源原理框图
3.2主要特点
(1)现代工频高压直流电源均采用了先进的智能型控制器,比传统的模拟控制具有更强的智能控制性能和更高的可靠性,确保电除尘器高效运行;它内置了自动分析电除尘器的电场工况特性、降功率振打和反电晕控制等技术,具备了独立的控制和优化能力,拥有更加完善的火花跟踪和处理功能。
(2)采用智能控制器,具有节能功能,通过专业工程师现场优化设定以后,运行能耗将不大于额定设计容量的三分之一;具有灵活多变的控制方式,根据不同的工况状态,选择不同的工作方式。一般具有以下几种工作方式:火花跟踪控制方式、最高平均电压控制方式、间歇脉冲控制方式、反电晕检测控制方式、临界火花控制方式等。
(3)智能控制器可以作为一个独立单元进行操作,控制柜可完全独立运行,并接受操作人员的手动控制。
(4)具有负载短路、负载开路、SCR短路、过流保护、偏励磁保护、油温超限保护和自检恢复功能等。
(5)可以实现高、低压控制一体化设计,在高压控制柜实现部分低压控制;控制器除了控制整流变压器外,还有另外的I/O接口,用来控制振打电机、加热器或排灰电机。
3.3推荐应用场合
工频电源是一种经典的电除尘器供电设备,技术成熟,运行可靠,维护简便,适用于绝大多数电除尘工况应用条件。与高频高压直流电源等新型电源相比,在克服高浓度粉尘电晕封闭和高比电阻反电晕等方面略显不足,功率因数和设备效率也较低。
四、恒流高压直流电源
恒流高压直流电源简称“恒流电源”。恒流高压直流电源具有电流源输出特性,电晕功率高,工作持续、稳定、可靠,功率因数高等优点。
4.1原理
恒流源电路包括三个部分:第一部分为L-C谐振变换器,每个变换器由电感L和电容C组成一个谐振回路网络,将两相交流电压源转换成电流源;第二部分为直流高压发生器T/R,把工频交流电压通过升压整流输出直流高压,为电除尘器提供稳定的高压直流供电;第三部分为反馈控制电路,主要由半导体器件和接触器构成,为高压输出提供闭环控制。原理框图如图4所示。
图4恒流高压直流电源原理框图
4.2主要特点
(1)具有恒流输出特性。
(2)在伏安特性曲线上具有很宽的工作区间,能够在伏安特性曲线上任意点稳定工作,电场阻抗的变化对供电参数的影响很小。
(3)电流反馈控制,能自动适应工况变化且工作平稳。
(4)采用并联模块化设计,结构清晰,故障率低,最大程度保障可连续工作。
(5)自动抑制火花放电向流柱放电发展,一旦电场内形成流柱放电,电源自然而然降低供电电压、大幅消减供电功率,火花自行熄灭,继而自动恢复正常供电。
(6)能承受瞬态和稳态短路。
(7)输入、输出电压为完整的正弦波,不干扰电网;功率因数≥0.90,而且不随运行功率水平而变化。
4.3推荐应用场合