GGYAj电除尘用高频高压电源技术介绍

GGYAj电除尘用高频高压电源福建龙净环保股份有限公司前言1、背景国家实施环保排放新标准，环保技术面临挑战。研发新产品，以有效提高除尘效率，确保烟气排放达到环保标准，是责任，也是攻关课题。国际同行已有高频产品并投入现场应用，形势紧迫，要求我们必须迎头赶上。前言2、电除尘供电电源发展基于可控硅控制的高压硅整流设备：对烟气排放起了重要作用，但对许多特殊工况环境显得力不从心。基于高频开关技术的新型电源：与电网频率无关的高频开关式一体化电源，提供接近纯直流到脉动幅度很大的电压波形，可针对特定工况选择合适波形，从而提高除尘效率。具有体积小、重量轻、一体化、效率与功率因数高、采用三相电源对电网影响小等优点，是传统可控硅电源的革命性的更新换代产品。前言3、龙净高频研发情况公司重点开发项目，列入福建省重点科技攻关项目。04年样机通过厂级鉴定。05年初通过省中检所的各项测试。05年4月投入工业试运行，运行稳定，效果良好。06年1月通过省级鉴定，龙净对研制的高频电源设备拥有完全的自主知识产权。高频电源技术方案对比1、串联谐振软开关技术恒流特性可以有效抑制电场火花的电流冲击，迅速熄灭火花和恢复电场能量。开关损耗小。2、PWM硬开关技术对瞬间短路过流抑制能力较差，存在较大的开关损耗，难以适应电除尘工况的特殊要求。高频电源组成与基本原理1、组成部分变换器、高频变压器、控制器2、工作原理从三相交流输入整流为直流电源，经逆变为高频交流，最后整流输出直流高压。变换器实现直流到高频交流的转换，高频变压器/高频整流器实现升压整流输出，为ESP提供供电电源。3、高频电源系统框图高频电源系统原理框图大功率变换器1、拓扑结构全桥串联谐振，由IGBT开关管、串联谐振电感、谐振电容组成。2、特点功率器件的损耗极小，关断冲击小，减少了电磁干扰。串联谐振式逆变器在输出侧短路时限流能力较好，其恒流特性有明显的火花抑制作用，火花击穿的临界电压显著提高。高频变压器的参数直接影响变换器的谐振特性，对高频变压器的参数要求较为苛刻。输出电压上升率要求快速，谐振回路的特性阻抗值较小，对变换器设计和元器件选型要求更高。大功率变换器3、设计要点充分减小回路母线电感和引线电感，快速吸收回路的过冲电压，提高了串联谐振频率，实现大容量功率的传输转换，提高电源变换效率。特殊的局域并联谐振电路，有利于轻载下的运行稳定性、间歇供电方式下供电周期电流波形的稳定性、改善二次电流波形、提高设备效率。特殊的触发控制驱动系统，与微机控制器输出的信号直接接口，具有多重保护功能，可确保IGBT器件的驱动与保护，防止误触发、误关断等，有效地保证了变换器的正常工作。大功率高频高压整流变压器变压器低漏感和低分布电容铁芯设计采用国产超微晶材料，特殊设计结构和绕组，严格控制变压器铁损、铜损、变压器油温升。自制的高频高压硅堆已经受了多次型式试验、长时全功率运行及各种冲击的考验。高频电源控制系统1、供电方式纯直流供电方式，可输出近似一直线的输出电压，其峰－峰值纹波百分比在5%以内，在电场放电前尽量提高电除尘运行的平均电压和平均电流，适用于中等比电阻的烟气工况，有助于提高特定条件下的除尘效率。间歇脉冲供电方式，供电的Pon、Poff时间任意可调，具有更宽的脉冲宽度和脉冲频率选择自由度、更陡峭的电压上升率，在高比电阻工况条件下可能有更大的除尘效率提高。高频电源控制系统2、火花检测与控制采用特殊设计的火花检测技术方案，对高频条件下的火花检测十分有效，对微弱火花也捕捉无遗。闪络控制时电流无冲击波，输出电流可在十几微秒内迅速关断，闪络时仅有少量电荷继续输送到电场，火花能量得到有效控制，火花熄灭后又能快速恢复电场能量，电场电压恢复很快，损失极小。可设置火花后恢复曲线，设置火花快上升初值、终值、增量、慢上升增量、恒火花率。高频电源控制系统3、智能控制策略反电晕自动检测与控制功能。开发出高频电源应用条件下的特殊反电晕检测方法，使设备根据反电晕指数及时减功率输出来减轻反电晕的影响。反电晕严重时，设备自动进入间歇脉冲供电状态，寻求最佳的脉冲宽度和脉冲频率，以获得最佳的除尘效果。减功率或断电振打功能。针对粘性不同的粉尘，采用针对性的断电振打策略才能取得明显效果。常规电源的断电振打技术移植到高频电源中，在其内部完成高低压联动控制。高频电源控制系统4、保护功能完善具有短路、开路、过流、超温保护等，可在工况恶劣的现场环境使用，其多种保护功能一点也不逊色于常规电源，并且由于几乎不存在偏励磁现象而无须偏励磁保护。高频电源控制系统5、操作与监控功能上位机、微终端通过通讯分配板与单片机控制器连接。微终端具有配置功能、参数显示与设定功能、图显V/I曲线和运行趋势曲线等，操作简便。设备能接受上位机的各种命令，传送运行参数和状态到上位机，具有远程软启动、软停机功能，上位机与高频电源设备构成智能控制系统。具备与DCS系统通讯功能。监控界面监控界面监控界面监控界面温升控制温升主要部件：IGBT、串联谐振电感、变压器。有效的冷却系统保证高频电源可靠工作。逆变回路的散热采用强迫风冷，将所有重要发热器件都纳入到冷却系统中。IGBT全桥采用大散热器散热，结构设计时让整个散热通道风阻尽量小。变压器采用油浸自冷，合理使用铁芯材料，控制铁损，合理布置变压器与硅堆安装结构，有效提高散热效果。变换器回路设计中，注意避免涡流效应与趋肤效应带来的损耗而引起的局部高温。现场应用情况容量为0.4A/80kV的高频电源，用于某电厂一电场，替换0.5A/72kV常规电源。常规电源供电时，其二次电流约200mA，二次电压约60kV，超过60kV即发生频繁闪络。应用高频电源后，二次电流增加到300多mA，二次电压增加到72kV以上，且不发生闪络。高频电源安装于除尘器顶部，现场安装极为简单，上位机安装于控制室内。投入试运行以来，稳定可靠，未出现任何故障，除尘效率得到了改善。现场照片新机照片批量生产的0.4A高频电源最新应用高频电源应用于贵州华电遵义发电有限公司8#炉125MW机组锅炉电除尘器改造上，保证除尘效率≥99.35%。该除尘器为双室三电场，其中一电场划分了二个分区，高频电源用在前一分区。该改造项目正在施工，即将投入运行。结语改进型的高频电源设备已研制成功，0.6A电源样机正在生产之中，0.8A电源设计方案已基本形成，年底可推出样机。虽然高频电源的成本要比常规电源高一些，但随着产品批量生产及推广，其制造成本将会有效下降。由于高频电源效率、功率因数较高，其运行成本较低。已有的实践经验表明高频电源具有常规电源无法比拟的优越性能，无论是中、低比电阻粉尘还是长期困扰除尘业的高比电阻粉尘，它都将展现出卓越的性能，成为除尘器供电电源新的发展趋势，最终成为新一代的主导产品。谢谢大家！2006年6月