高频电源产品介绍.ppt
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1、大 家 好!,电除尘用高频高压整流设备产品简介,龙净环保高频电源工程部,目录,高频电源的基本情况龙净高频电源性能介绍高频电源安装、调试申请技术专利现场应用情况推广应用特点结束语,高频电源的基本情况,半导体技术的发展电子技术的发展电除尘技术发展调压方式:可控硅调压 脉冲电源 高频电源 控制方式:火花跟踪(最佳火花率、少火花)供电方式:直流 间歇 间歇脉冲,高频电源产生,从上世纪八十年代至现在,环保领域电除尘器所使用的高压供电电源基本上都是采用输入为两相的可控硅工频相控电源,其间人们也对此做了不少改进,比如研制了将输入改为三相的可控硅工频相控电源,调幅式LC恒流源等,在系统控制方面也做了许多工作,
2、比如把反馈控制量由电压改成电流,电源调节采用了单片机等等。纵观其上,都是跟不上环保标准不断提高和节能降耗、可持续发展的客观要求,其核心问题是电源的工作频率是工频50HZ,造成电源的变压器体积庞大,耗能耗材,耗费空间,并影响除尘效率的提高。,传统低频整流电源(可控硅电源)T/R的缺点,归纳起来,电除尘器的这种传统的低频整流电源T/R主要有五大缺点:一是工作频率低,转换效率低至75以下,耗费电能,实际工作大部分在60%70%之间;二是工作频率低,变压器和滤波器体积大,重量重,耗费大量的铜和铁,性价比低;三是电源输入为两相380v交流工频电源,又是工频相位调节,致使输入功率因数低至0.7以下,对电网
3、造成很大的电磁干扰,电磁兼容性差;四是体积庞大的电源控制调节机箱和隔离升压用的工频变压器分居两处,耗费空间,增加基建费用;五是输出纹波大,致使电晕电压低下,波形又是单一的工频波,使得无法适应高比电阻的工况,达不到环保领域粉尘排放标准的新要求。,常规的电除尘器可控硅工频相控整流电源T/R产生的输出平均电压,比高频电源产生的输出直流电压要低约30。可控硅工频相控整流电源峰值电压在静电除尘器电场中触发火花。显著的限制了加在电极上的平均电压,严重影响电除尘器的除尘效率。高频电源谐振频率3040KHZ,开关频率在10KHZ左右,同常规的T/R相比,高频电源提供了几乎无波动的直流输出,这使的静电除尘器能够
4、以次火花发生点电压运行,从而提高了静电除尘器的供电电压和电流,对于细而低比电阻的灰尘,电除尘器粉尘排放浓度显著降低。如果按30来计算,则在上述相同工况下,高频开关电源输出引起驱进速度提高比可控硅工频相控整流电源T/R要高出69,从而减少了粉尘排放浓度,提高了除尘效率。,高频电源的优点,此外,对于高比电阻的工况,高频电源容易得到各式各样的能提高除尘效果的供电波形,常规电源T/R则因波形单一,无法提高除尘效率。加上系统控制,高频电源比T/R可减少粉尘排放量3080。上述着重说明了高频开关电源能提高除尘效率,减少粉尘排放量。高频电源克服常规的工频可控硅整流电源T/R的前述五个缺点则是显而易见的:(1
5、)高频电源的转换效率可高达90以上,节电20;(2)高频电源功率因数达0.9以上,比T/R提高0.2;(3)高频电源体积重量比T/R减为1/3左右;(4)高频电源控制柜和变压器集成为一体,比T/R省去了控制室。(5)在直流供电时它的二次电压波形几乎为一条直线,纹波系数小于5%,可控硅电源(0.4A/80kV):重量约1470kg,优点:提供各种电压波形,有效提高除尘效率。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。,高频开关电源(0.4A/80kV):重量约500kg,瑞典的Alstom公司为主,包括丹麦FLS公司、美国NWL公司等,从九十年代中期开始大力开发该技术
6、。目前全世界约有1000套左右在使用。Alstom公司目前技术领先,其产品的电流容量从0.2A到1A,电压等级60kV、70kV、80kV,据称1.2A的产品很快也要应用。,国外研究应用情况,公司重点开发项目、省重点科技攻关项目。04年通过了公司内部鉴定。05年4月工业试运行,一直稳定可靠,效果良好。06年1月通过省级鉴定。鉴定委员会一致认为:高频电源的研制成功使我国成为国际上掌握该项技术的少数几个国家之一。该成果属国内首创,达到国际先进水平。06年获国家级重点新产品及省科技进步一等奖,填补了龙岩市无科技进步一等奖的空白。,龙净高频研发情况,工频电源电路框图,不足1:平均电压比峰值电压低,放电
7、电流小不足2:平均电场强度低原因:输出电压波纹大,达到35%45%,高频电源电路框图,优点1:放电电流大,可达工频电源的2倍优点2:平均电压高,可达工频电源的1.3倍原因:输出电压波纹小,不到5%,高频电源与工频电源输出对比图,结论1:高频电源能提供更大的输出电流结论2:高频电源能提供更高的输出电压,安装高频电源提高功率输出,引用美国NWL公司数据,安装高频电源有助于后电场T/R运行,进口没安装SMPS,1-2#T/R平均功率 11.19Kw 进口安装SMPS,1-2#T/R平均功率 14.38Kw 提高/下降(%)28%进口没安装SMPS,1-3#T/R平均功率 17.91Kw 进口安装SM
8、PS,1-3#T/R平均功率 20.34Kw 提高/下降(%)14%进口没安装SMPS,1-4#T/R平均功率 23.38Kw 进口安装SMPS,1-4#T/R平均功率 24.96Kw 提高/下降(%)7%,引用美国NWL公司数据,电气参数和工作损耗比较(以0.4A/80kV实测为例),显著降低综合成本,高频电源安装在除尘器顶部,电缆用量 显著减少,同时,不占用控制室空间,可节省土建成本。高频电源比SCR电源节能20%以上,设备运行数年节省电费相当于收回全部投资。高频电源有效提高了ESP的收尘效率,减少粉尘排放量在30%以上,用于改造常规电源,花费的成本比本体改造低,改造工期短,效果又好。,龙
9、净高频电源性能介绍,高频电源型号,G G Y Aj A/kV G 可关断可控元件 G 采用的半导体材料是硅材料Y 仅用于电除尘用高频高压整流设备 Aj 油浸自冷 A 额定输出电流 kV 额定输出电压,主要技术参数,额定直流输出电压等级66,72,80 kV额定直流输出电流等级0.4,0.6,0.8,1.0 A输入电压:三相电压380V,50Hz变换器形式:全桥串并联混合谐振谐振频率:30kHz40 kHz变换器效率:0.92运行方式:纯直流供电、间歇脉冲供电输出直流电压调节范围:40100%额定值电流调节范围:20100%额定值,设备故障保护功能,设备具有重载、轻载保护功能。设备重载、轻载时,
10、设备的二次电流、二次电压应限制在额定值以下。设备自检和自恢复功能 一次过流保护功能 短路保护功能 IGBT(IPM)故障保护功能 设备开路保护功能 设备耐冲击功能 变压器油温超限保护功能IGBT(IPM)超温保护功能通讯功能,新增控制功能反电晕自动检测与控制功能。根据反电晕指数及时减功率输出来减轻反电晕,反电晕严重时,设备自动进入间歇供电,寻求最佳的脉冲宽度和脉冲频率。减功率或断电振打功能。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。,完美的火花检测与控制特殊设计的火花检测技术,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。闪络无电流冲击波,火花能量得到有效控制
11、,火花熄灭后快速恢复电场能量,电场电压恢复很快,损失极小。可设置火花后恢复曲线,设置火花初值、终值、快升时间、慢升率、恒火花率。,火花控制电压波形,高频电源组成与基本原理 三大组成:变换器、高频变压器、控制器,高频电源原理框图,主回路工作原理,主回路原理图包括设备主回路、操作控制电路和辅助电路(如冷却风机)等几个部分。三相交流380V电源经断路器QF1,接触器KM1,经三相整流桥整流后,经电阻R5为电解电容(C4-1、C4-2、C4-3、C5-1、C5-2、C5-3)充电,充电基本完成后,接触器KM2得电吸合,断开R5。这时主控板给脉冲板提供脉冲信号,脉冲板 进行信号处理,送出两路驱动信号至I
12、GBT(IPM)器件。IGBT(IPM)与串联谐振电感Ls、串联谐振电容Cs、并联电感Lb及高频变压器组成的全桥串并联混合谐振电路,谐振电路工作时,一次能量经高频高压硅整流变压器传输到次级,次级输出直流负高压提供给除尘器。R9和R8分别为直流高压侧,电流取样电阻和电压取样电阻。电流和电压取样讯号送至MHC控制器,由微处理机系统进行运算处理后,输出脉冲信号控制IGBT(IPM)的开关频率,形成闭环的自动控制系统。主电路中其它主要器件作用如下:(1)压敏电阻RV1RV3及无感电容C1:吸收浪涌过电压。(2)电流互感器TA1:检测谐振电流信号。(3)继电器KA1:按下启动按钮SB1后,KA1吸合,接
13、触器KM1得电吸合,运行灯HR1指示灯亮,主回路接通。(4)KA3为跳闸报警继电器。当设备因故障跳闸时,KA3吸合,报警指示灯HY1亮,同时交流接触器KM1断开,切断主电路电源。,(5)KA4为远程启动继电器。当用户有上位机,需在远方进行启动操作时,KA4吸合,KA1、KM1吸合,设备进入运行状态。(6)直流电压表PV1:指示三相整流后的母线电压。(7)交流电流表PA1:指示三相输入电源中某一相的线电流(8)直流电压表PV2:指示设备输出的直流电压。(9)直流电流表PA2:指示设备输出的直流电流。(10)阻尼电阻R6:对火花放电电流起缓冲作用,并阻尼高压输出回路中LC分布参数引起的寄生振荡。,
14、主控板主要作用,根据采集UC、I1、Ir、U2、I2等信号,显示各参数并实时控制调整高频设备的运行,控制输出重复脉冲信号。与终端或上位机通讯。可调整的几个电位器:UC、I1、Irp、U2、U2m、I2、SPK地址设定位SW1 14 7配置位 8波特率设定位 ON=0 OFF=1指示灯COMM、SET、AUTO、SPK主板运行的条件,主控板SW1波段开关设定,脉冲板作用,取得过零信号,完成处理重复脉冲、过零信号、保护信号等各逻辑控制信号之间的逻辑关系,向IGBT(IPM)发出可靠的控制信号。禁止调整脉冲板上电位器防止触电,间歇脉冲供电方式逻辑波形,谐振变换器原理串、并联混合谐振回路示意图,串、并
15、联混合谐振回路特点,开关损耗极小,关断冲击小,减少了电磁干扰。串联谐振式逆变器限流能力较好,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。输出电压上升率快,谐振回路的特性阻抗值较小,器件选型要求更高。局部并联谐振有利于轻载运行稳定性。,谐振回路工作电流波形,串、并联混合谐振回路,经过各种负载条件和使用条件变化的测试,无论是轻负载,还是重负载,无论是低火花率,还是高火花率,无论是纯直流式供电,还是间歇式脉冲供电,系统都能稳定可靠地工作,能满足系统的全部要求,特别适应电除尘工况条件。,高频高压变压器初级电压波形,供电方式纯直流供电:可输出近似一直线的输出电压,提高电除尘运行的平均电压
16、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。,纯直流供电二次电压波形,间歇脉冲供电时变压器初级电流波形,间歇供电二次电压波形,间歇脉冲供电: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。,龙净高频电源设备与国外同类代表产品的技术性能对比表,对比表(续),对比表(续),高频电源安装、调试,安装前的检查,检查在运输过程中设备有没有损坏。检查线有没有松动或掉线。检查安装元件,看看有没有松动或外观上有没 有损坏。检查低压绕阻对地绝缘时,断开低压绕组与高频柜的连接线,可用1000V
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