电除尘高频高压电源三种控制模式的比对
电除尘高压电源的特性及比较表
电除尘高压电源的特性及比较1 几种电源主要性能比较见表 1。
a）节能分析电除尘高压电源的节能有两个方面，一方面是电源本身的效率，即电源的电能利用率，另一方面是运行过程的电场实际耗电量。
高压电源电能利用率从高到低是高频电源>中频电源>三相 SCR 电源>单相 SCR 电源；而电场实际耗电量与电除尘工况、电源供电方式、控制模式等有关，不同厂家的产品可能会有不同效果。
b）除尘效率分析从电除尘效率角度，考虑高压电源的选择主要取决于工况。
如果电场的实际运行火花电压低，电场的电流小，应尽量选用二次电压纹波系数小的电源，即可选择三相 SCR 电源、中频电源、高频电源等，与单相 SCR 电源相比，该三种电源能大大提高电场的输入电能，提高运行参数，有利于提高电除尘的效率；如果单相 SCR 电源运行时，电场的运行电流大电压高，接近额定值，并且火花少，则可选择较大功率的三相电源进一步提高电源的注入功率来提高除尘效率。
3 高频高压电源与常规单相 SCR 电源输出电压波形比较见图 1：图 1 电场二次电压波形对从图 1 中可以看出，在相同峰值电压时，高频高压电源的平均电压比常规电源（单相SCR 电源）要高很多。
三相 SCR 电源、中频电源在该特性上与高频电源类似；该特性也是这三种电源与常规电源的最显著区别点。
4 中频电源与三相 SCR 电源相比，主要不同点有：a）三相 SCR 电源与中频电源的输出纹波系数都比单相 SCR 电源小，有相近的平均电压输出值；b）火花关断中频电源比三相 SCR 电源快，冲击小，间隙供电脉冲宽度中频电源比三相SCR 电源窄；c）供电方式中频电源与三相 SCR 电源采用不同的控制原理；d）整流变压器噪声中频电源相对较大。
5 高频高压电源与中频电源相比，主要不同点有：a）高频高压电源为一体化结构，而中频电源为分体式结构；b）高频电源大功率较难实现，而中频电源大功率不存在问题； c）高频高压电源价格比中频电源高。
电除尘高频高压电源三种控制模式的比对
电除尘高频高压电源三种控制模式的比对三种控制模式：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式1 前言近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，因此其应用范围和数量迅速扩大，对其应用研究也更加深入。
由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。
其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定，但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源，有必要对其控制特点作特别的分析和研究，有利于高频电源的研究和推广，满足市场的需求。
2 电除尘高频高压电源技术方案根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。
采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM模块；控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。
其不同在于触发控制模式上。
高频高压电源主回路工作原理及特点：A、工频整流、滤波。
三相380V交流经三相整流得到直流电压，经LC滤波输出530V的直流母线电压。
B、开关逆变：直流电压经由PM模块或IGBT模块组成的全桥逆变电路。
由于是大功率逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升和电流电压应力，主回路均采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs，谐振电感Ls及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。
当L&C参数选择合适，配合合适的开关频率和控制模式，能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式，即软开关状态；大大降低了开关损耗，并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波，也减少变压器及硅堆的损耗。
C、高频升压、整流。
逆变波形经高频变压器升压，再经高频整流桥整流，在ESP负载上得到基本上纯直流电压波形。
3电除尘高频高压电源控制方案我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看，对高频触发脉冲控制主要可分为：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。
电除尘高频电源介绍
比单相电源节能30%
TRENT-MPS
电除尘三种电源特点比较
对比内容 除尘效果 结构特性 单相电源 三相电源 比单相电源排放提高 30% 分体式放置，故障率高， 分体式放置，故障率高， 占地面积大，铁制变压 占地面积大，铁制变压器 器油箱，露天放置，容 油箱，露天放置，容易生 易生锈，导致漏油 锈，导致漏油 8位或16位单片机，技 术落后，扩展性差 32位DSP控制，扩展性 差 高频电源 比单相电源排放提高 50%~70% 一体式结构，防护等级达到 IP54，高等级不锈钢变压 器油箱，不宜生锈，更不会 发生漏油现象 32位ARM+DSP双核构架， 技术先进，可靠性高，扩展 性非常强，集成大部分的低 压控制功能，可部分替代低 压的PLC控制 先进的除尘电源
TRENT-MP）-工况 输出电流（二次电 压）-工况 电源效率（高压控 制回路+整流变） 功率因数（高压控 制回路+整流变） 高压开关器件
单相电源
50KV 400mA 70% 0.7 控制可控硅导通角，效 率损耗大，功率因数减 小幅度大，极易出现偏 励磁现象，影响器件寿 命，耗电明显
TRENT-MPS
包含最新技术进步、减少排放、节约能源的电除尘技术－－
电除尘高频电源
长沙天瑞能源科技有限公司
TRENT-MPS
杭州天明环保有限公司
TRENT-MPS
电除尘高频电源基本原理
TRENT-MPS
电除尘高频电源优势
TRENT-MPS
电除尘高频电源技术特点
三相电源
比单相电源提高20% 比单相电源提高30% 80% 0.85 控制可控硅导通角， 效率损失大，功率因 数随着导通角的变化 下降明显，易出现偏 励磁现象，影响器件 寿命，电能使用质量 较差
电除尘高频高压电源三种模式比对
电除尘高频高压电源三种控制模式的比对魏文深厦门市天源兴环保科技有限公司厦门同安工业集中区湖里园11号厂房 361100摘要本文介绍了电除尘高频高压电源三种不同的调压控制机理，即调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。
从电除尘运行的角度分析了三种控制模式的特性和优势，提出几种控制模式的组合应是电除尘高频高压电源发展的方向。
关键词电除尘高频高压电源；调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式；开关频率；母线电压；间隙脉冲；闪络控制；节能模式1 前言近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，因此其应用范围和数量迅速扩大，对其应用研究也更加深入。
由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。
其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定，但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源，有必要对其控制特点作特别的分析和研究，有利于高频电源的研究和推广，满足市场的需求。
2 电除尘高频高压电源技术方案根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。
采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM 模块；控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。
其不同在于触发控制模式上。
高频高压电源主回路工作原理及特点：A、工频整流、滤波。
三相380V交流经三相整流得到直流电压，经LC滤波输出530V的直流母线电压。
B、开关逆变：直流电压经由IPM模块或IGBT模块组成的全桥逆变电路。
由于是大功率逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升和电流电压应力，主回路均采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs，谐振电感Ls及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。
关于电除尘器电源系统节能的分析
关于电除尘器电源系统节能的分析摘要：电除尘器具有除尘效率高、处理烟气量大、运行维护费用低等优点，在我国电力行业中，使用电除尘器的火电装机容量已经占总火电装机容量的90%以上，应用十分广泛。
电除尘器使用的常规高压供电装置，一般都是由控制系统、变压器和整流器装置组成，采用工频(50Hz/60Hz)交流电源。
本文针对常规工频可控硅电源系统存在的一些缺点，结合国内外先进技术，提出工频脉冲、高频开关电源和高频+工频组合三种节能供电方案，并详细阐述各方案的原理、特点及实际应用情况。
关键词：电除尘器；电源系统；节能1电除尘电源应用现状随着环保要求的提高，燃煤电厂电除尘器正面临着新的挑战和机遇。
首先，自2012年1月1日起，GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》正式实施，新的国家标准对新建火电机组和已建成运行的不同年代的老机组烟尘排放浓度均有了更加严格的规定。
其次，许多火电厂烟气脱硫工艺对烟气中的粉尘浓度有严格要求，电除尘器需要进行提效改造。
第三，电除尘器是重要的环保设备，同时也是火电厂的高能耗设备，电除尘器一般情况下的耗电量约占机组容量的4‰。
电除尘系统的提效节能既可以加强电厂节能环保建设，同时也降低了运行费用。
因此，在提高除尘效率、降低烟尘排放浓度的同时，大幅度降低电除尘器的能耗，是亟待解决的重要课题。
2电除尘器电源系统类型目前，我国火力发电厂使用的电除尘高压电源系统主要有单相工频高压电源和三相高频电源2种类型。
表1是近两年新上电厂电除尘器典型用电负荷，由表中可见，电除尘器的耗电主要由高压硅整流设备和电加热系统两部分组成，其中电除尘器的高压系统耗电约占80％左右，电加热系统采用恒温控制，因此电除尘器的节能控制主要是降低高压硅整流设备的耗电。
3电除尘器电源系统节能方案3.1工频脉冲节能供电方案（方案一）脉冲供电方式主要由基础电压调节电路、脉冲产生电路、保护电路、脉冲幅值调节电路等组成。
3.1.1供电方案技术性比较与传统工频电源工作模式相比，电除尘脉冲供电具有如下优点：（1）提高除尘效率。
电除尘器高压电源-各类高压电源的性能对比
电除尘器高压电源-各类高压电源的性能对比电除尘器高压电源各类高压电源的性能对比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电除尘器设备进行不断的升级和改造。
在电除尘器改造的过程中，供电系统的选择直接影响着除尘器的性能。
本文通过对电除尘器各类高压电源工作原理的比对来分析什么样的电源更有利于提高除尘器的除尘效率。
一、电除尘器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俞入，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俞入，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：调频咼频电源、调幅咼频电源。
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75卩s;第四阶段：高频基波脉冲电源：由多组独立高频电源叠加组成。
基波频率10〜50 kHz,双脉冲频率1〜10000pps，脉冲宽度8卩s；脉冲电源输入电压：三相交流380V。
二次电压输出波形：直流（DQ电压波形叠加脉冲（PULSE电压波形。
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
高频与工频电除尘的对比分析和应用
高频与工频电除尘的对比分析和应用本文简述了高频与工频电除尘的工作原理，对各自存在的优缺点进行了详细的论述和分析，并重点从工作环境、节能、设备维护方面进行了细致的说明，在应用方面，从使用单位的角度出发，提出了相应见解。
1、引言控制排放，保护环境，是作为火力发电厂的一项重要考核指标，老式的离心水膜除尘因其效率低而被淘汰，取而代之的是新型的，除尘效率更高的电除尘，电除尘的工作原理是这样的，首先，通过高压控制柜把单相的380V交流电变成可调节的0~380V交流电送给整流变，整流变是个特殊的升压变压器，它除具有一般的变压器功能外，在它的内部高压侧还装有一个整流用的硅堆，能直接将整流变高压侧的交流电整流成直流电，这样，整流变的输入是0~380V，而它的输出侧是直流0~72KV，再通过高压隔离刀闸送入电除尘器内部电场的正、负极板，利用极板间电晕放电使粉尘荷电的原理，把烟气中的粉尘吸附到极板上，再通过振打装置把吸附到极板上的粉尘除去，这就是普通电除尘的工作原理，因为频率是不变的，所以，这种电除尘也叫工频电除尘。
高频除尘是在工频电除尘的基础上发展起来的新型除尘方式，工作原理与工频电除尘大致相同，不同的是高频电除尘采用的是三相380V交流电源，在控制柜内通过整流变成直流电，再把直流逆变成高频交流电，再通过整流变升压、整流，经过高压隔离刀闸进入电场除尘，可以看出，高频电除尘的供电系统要比工频电除尘复杂的多。
另外，受到逆变出来的高频交流不能长距离输送的约束，高频控制柜必须和整流变一起安装在电除尘的顶部，这就导致高频电除尘控制柜工作环境恶劣，维护复杂，但因高频电除尘比普通工频电除尘的除尘效率高且节能，在环保要求越来越严格的今天，依然得到广泛的应用。
2、工频电除尘的优点2.1供电简单，便于维护工频电除尘仅仅是通过调压可控硅来控制整流变的输入电压，进而达到调整整流变输出电压的目的，因此它的控制柜内部结构简单，工作可靠，维护量小，造价低，并且维护费用也低。
高频电源、三相电源、工频电源对比
高频电源、三相电源、工频电源对比1、工频可控硅调压电源（常规电源），已应用了几十年，属成熟产品，闪络（火花）控制特性已很成熟，应用间歇供电方式克服高比电阻粉尘引起的反电晕的节能提效技术也已很完善，是目前国际国内应用最广泛的电除尘用高压电源，技术先进的常规电源可以满足目前绝大部分电除尘器控制要求，很多用常规电源的除尘器的排放小于50mg/Nm3。
常规电源输入到电除尘器电场的电压纹波较大（通常为20%~30% ）所以其平均值和峰值有20%~30%的差别，对中比电阻粉尘需要提供较大电流的前级电场略有不足，此外，常规电源的功率因数和效率相对较低。
2、三相电源的实质就是常规电源，但具有难以克服的缺点，实际使用效果还不如常规电源。
三相电源功率因数和效率相对较高，输入到电除尘器电场的电压纹波较小（5%左右）所以其平均值和峰值有5%的差别，平均值较高。
理论上可以提高输入到电除尘器电场的平均电压。
但是，①由于电除尘器电场总是希望提高运行电压，因此闪络（火花）难以避免，而由于三相电源电路特点所致（A、B、C相没有同时过零），闪络（火花）时冲击非常大（冲击电流通常为正常峰值的5倍以上），控制特性很差，为避免设备收到损坏，常常运行参数设置得较低，因此，本可以提高平均电压的想法无法实现。
②更重要的是，由于煤炭供应市场的不确定性，煤种往往是变化的，在燃用低硫煤、高比阻粉尘条件下，由于存在反电晕现象，过分增加电除尘器高压供电功率，反而会加重反电晕、引起除尘效率降低。
此时，采用间歇脉冲供电技术可以克服高比电阻粉尘引起的反电晕，采用间隙脉冲供电技术不但可以提高除尘效率而且可以大量节约电能。
而三相电源不具备间歇脉冲供电技术，不能适应工况变化，使除尘效率降低。
3、高频电源不但具有闪络（火花）控制特性好、功率因数和效率高、输入到电除尘器电场的电压纹波较小（≤3% ），平均值和峰值基本相同等优点，而且具有脉冲供电功能（脉冲宽带比常规电源更窄，更有利于高比电阻粉尘的收集），因此能适应工况变化。
高频电源和工频电源的简单对比
1、工频可控硅调压电源（常规电源），已应用了几十年，属成熟产品，闪络（火花）控制特性已很成熟，应用间歇供电方式克服高比电阻粉 尘引起的反电晕的节能提效技术也已很完善，是目前国际国内应用最广泛的电除尘用高压电源，技术先进的常规电源可以满足目前绝大 部分电除尘器控制要求，很多用常规电源的除尘器的排放小于 50mg/Nm3。常规电源输入到电除尘器电场的电压纹波较大（通常为 20%~30% ）所以其平均值和峰值有 20%~30%的差别，对中比电阻粉尘需要提供较大电流的前级电场略有不足，此外，常规电源的功率 因数和效率相对较低。闪络特性来自应用闪络冲击小，
煤种变化时可改变运行 方式，工况适应性强。
冲击较小，技术成熟 工况适应性较强
2、高频电源不但具有闪络（火花）控制特性好、功率因数和效率高、输入到电除尘器电场的电压纹波较小（≤3% ），平均值和峰值基本相 同等优点，而且具有脉冲供电功能（脉冲宽带比常规电源更窄，更有利于高比电阻粉尘的收集），因此能适应工况变化。极大地拓展了电 除尘器的适应范围，能有效提高除尘效率，减少粉尘排放 30%以上，是电除尘电源的发展方向。
高频电源 工频电源
供电电网
三相 负荷平衡
单相 负荷不平衡
高频电源、工频电源对比表
功率因数
效率
能耗
供电方式
高 ≥0.9
高 ≥0.9
较低
较低
（仅满负载时≥
0.8）
（仅满负载时≥0.8）
最低 较低
1、纯直流供电 （纹波电压≤3%）
2、脉冲供电 1、全波供电 （满负载时纹波电压 20%~30%） 2、间歇供电
#2机组湿式电除尘高频电源控制方式的选择
电除尘控制方式的区别
1.自动跟踪控制方式
高频控制器根据现场工况自动控制IGBT逆变器频率，从而调节输入到电除尘的功率，提供合适的电晕电压电流。
自动控制时，调节二次电压或者二次电流就可以进行电场的升压降压。
二次电压调节范围0~72kV，二次电流调节范围0~2000mA.
2.充电比节能控制方式
高频控制器不但调节IGBT逆变器频率，而且对电除尘电场粉尘电荷时间进行控制，脉冲宽度为电场粉尘电荷时间，脉冲周期减去脉冲宽度为电场电荷粉尘在阳极板的放电时间。
通过不同充电比脉冲宽度与脉冲周期的组合，可以适合各种类型的粉尘比电阻，降低及杜绝反电晕的发生。
由于IGBT不在连续工作，减少了IGBT发热量，降低IGBT的温度，同时极大的降低了湿式电除尘高频电源的能耗，达到了节能的效果。
充电比方式时，进行脉冲宽度的调节，二次电压电流就会进行自动升压降压。
脉冲周期额定为2000 us，脉冲宽度调节范围0~2000 us
现场的具体操作
现场可选择将四号电场与五号电场运行方式由自动方式改为充电比运行方式，将脉冲周期设定为额定值2000us，脉冲宽度1000us。
运行人员可根据设备运行工况，通过调节脉冲宽度来调节二次电压、二次电流，脉冲宽度越大二次电压、二次电流越大。
电除尘器三相／高频高压电源技术与性能分析
器。 如果Ａ相正半波发生火花闪络放 电击穿 ， 等到Ａ相
正 半 波 的 过 零换 相 时 ， Ｂ相 的 可控 硅 已经 开 通 ， 时 输 这
出火 花封 锁 信 号 ， 以 关 断Ａ、 可 ｃ相 的 负半 波 ， 无法 及 却
ｌ 基本原理分析
１ １常 规 单 相 高 压 电 源 ．
单 相 高 压 电源 原 理 图如 图 １ 示 ， 回路 基 本 原 所 主 理： １ ８ Ｖ Ｃ５ Ｈ 一①工频交 流信号 输入 ， 过可控 单￥３ ０ Ａ ／０ ｚ１ １ 经
态 下 继 续 导 通 的 ， 人 加 强 厂击 穿 的 强 度 ， 际 上 所 大 实
信号 ， 到 电 除尘 器 。 果 在 正 半 波 发 生 闪 络 ， 加 如 只要 等
产生 的闪络火花 瞬态冲击 电流， 有可 能是瞬态 导通电
流 的３０ ５０ ， ．～ ．倍 给控 制 系统 带来 强 烈干 扰 ， 成倍 递增 是 的 。 此 ， 相 电 源 最 核 心 的 技 术 ， 是 在 强 干 扰 冲 因 三 就 击， 强火 花 冲 击 下 ， 高 抗 干扰 能 力 ， 现 可 靠 动 态 的 提 实 火花 闪络跟 踪控制 技术 。
ＩＩ ． ＡＮＧ ａ３ｘａ Ｔｉｔ一ｉｏ －
￣ｉ ｓｓ ｌ ｔｃｙＧ ｎｒ ｉ ｏ Ｌ Ｄｏ Ｇ ａｇｏ ｇ ｕｄａ ｒ ｐ ｏＬ Ｄ Ｚ ａｊ ｎ ４ ３， ｈ ａ ｏ ｍａ ｅ ｒ ｉ ｅｅ ｔ ｎ ． Ｔ ｕｎｄｎ ｅｉ Ｇｏ ． Ｔ ， ｈｎａｇ ２０ ３Ｃ ｉ ） Ｅ ｃｉｔ ａｏ Ｃ ， ｆ Ｙ ｎ ｕＣ ， ｉ ５ ｎ
需 要选 用 新 型 高 压 节 能 电 源 ， 也 是 提 高 除 尘 效 率 的 这
有效手段 。 就三相工频 高压 整流节能 电源和 高频 高压
电除尘器电源系统节能方案的研究及对比分析
电除尘器电源系统节能方案的研究及对比分析摘要：本文对电除尘器的理论能耗值和实际能耗值进行了分析比较，对电除尘器电源的发展和目前常规电源类型进行了总结。
并论述了电除尘器的工频脉冲、高频开关电源和高频+工频组合三种节能供电方案。
关键词：电除尘器节能工频高频引言：电除尘器供电控制设备在适应运行工况的要求和提高电除尘器整体性能方面起着重要作用，单相工频高压电源和三相高频电源则是目前我国火力发电厂主要的电除尘高压电源系统。
此外，电除尘器的节能控制主要是降低高压硅整流设备的耗电。
一、电除尘器能耗分析1、电除尘器的理论能耗计算根据斯托克斯定律，一个球形尘粒在运动过程中所受到的摩擦阻力为：F=6πηaω。
假设尘粒直径为10μm，向着收尘极板运动所经过距离d为5cm，荷电尘粒的驱进速度ω为30cm/s，介质的运动粘度η为1.8×10-5Pa?s，则使荷电尘粒向着收尘极板运动所经过的距离为d时所消耗的功为：W=Fd=6πηaωd=6π×(1.8×10-5)×(5×10-6)×(30×10-2)×(5×10-2)=2.54×10-11 ；火电厂锅炉产生烟气中灰尘的质量浓度一般为10~40g/m3，假设烟气中的含尘的质量分数C为20g/m3，尘粒的密度ρ为1g/cm3，则单位烟气量中的尘粒数量: =3.82×1010(个/m3) ；因此，使1m3烟气中全部尘粒分离所需的功：W0=WN0=2.54×10-11×3.82×1010=0.970 。
以某电厂350MW燃煤机组设计参数值为例，1台机组锅炉产生的烟气量qv约为1.22×106Nm3/h，从中分离全部尘粒（假设粒径为10μm），所需的功率：Ps= W0qv=0.970×1.22×106/3600=329 (W) ；由上式可知，在理想状态下，分离350MW机组锅炉烟气量的尘粒只需要329W的功率，是一个很小的数值。
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。
电除尘器节电原理及高频电源的性能
•
电除尘器理论上需消耗电能
300MW机组: 每小时收尘量: 需要电能:
110吨 ＜10kWh
电除尘器电能利用率低的原因
• 粉尘荷电电能利用率低（＜ 1%）
• 为达到除尘效率，增强粉尘荷电 必须增大输入功率
电除尘器节约电能的途径
• 提高粉尘荷电利用率，增加粉尘荷电 量， 提高除尘效率
方法：采用高频电源，脉冲供电方法
相
工频电源
电源 桥式整流 桥式逆变 谐振电容电感 整流变压器 电场
相
高频电源
•工频电源与高频电源连续供电工作波形图
10 二次电流
二次电压 <50 二次电流
二次电压
高频电源
•工频电源与高频电源连续供电工作波形图
工频电源
高频电源
•工频电源与高频电源火花处理方式
10 二次电流
二次电压 <50 二次电流 工频电源
甲侧电除尘 乙侧电除尘
节电模式
甲侧电除尘 乙侧电除尘
功耗（kW）
总功耗（kW） 入口浓度 （mg/ m3） 出口浓度（mg/ m3）
165
285.7 27118 62.5
120.7
27.1
55.2
28.1
25798 65.3
30613 35.6
31166 35.7
平均出口浓度（mg/ m3）
除尘效率（％） 平均除尘效率（％）
说明
机组投资增加
投资回收期
180
0.81
万元
年
电除尘器节电量与节电效益比较(300MW机组)
项目 电场数量 单电场设备额定输出电流 单电场设备额定输出功率 单电场高压电源实际输出功率 单电场高压电源输入功率 机组高压电源(电场)功率 数量 16 1.2 86 52 65 1040 单位 个 安 千瓦 千瓦 千瓦 千瓦 60%额定功率 效率：80% 按16个电场计算 说明
高压静电除尘用电源调压特性分析
高压静电除尘用电源调压特性分析为了得到高压静电除尘电源工作于串联谐振断续电流模式下为了得到高压静电除尘电源工作于串联谐振断续电流模式下的调压特性及选择一种适宜的控制方式，在分析电路工作原理的基础上，通过数学公式推导出了反映电路输出特性的解析表达式，分析了控制参数对电路调压特性的影响。
通过仿真主要研究了调频、调占空比和调输入电压3种控制方式下电路特性的对比，结果表明，采用调节输入电压的控制方式具有较低的谐振电流峰值和有效值，是一种适合于高压静电除尘的控制方式，最后通过样机给出了实验结果。
0 引言工作于断续电流模式下的串联谐振变流器能够在较宽的输出电压范围内因具有平均充电电流恒定、方便的实现功率器件的软开关等特点，而被广泛应用于高压电容器负载充电系统中,但这类应用中输出负载仅为储能电容器。
而实际高压应用中很多情况下输出侧存在持续消耗能量的连续负载，如高压静电除尘电源,其负载等效为电容电阻并联电路,且输出电压需要可调节，但目前仅有很少的文章对这一方面稍加提及,且未深入讨论。
本文将分析串联谐振电流断续工作模式下静电除尘电源电路的调压特性及存在的问题，并在此基础上提出了几种改进的方法，并通过仿真研究了电路在几种控制方式下的调压特性，最后给出了实验结果。
1 电路工作原理带连续负载的串联谐振高压电源的主电路拓扑见图1，变压器变比为行，Lr为谐振电感，Cr为谐振电容，Ts、fs分别为开关周期和开关频率，Tr、fr分别代表谐振周期和谐振频率，it为谐振电流，Uout、Iout分别代表输出电压和输出电流，C0、R0分别为负载电容和电阻，n2C0≥Cr成立。
图1 串联谐振高压电源的主电路拓扑为减小开关损耗，电路采用软开关技术，选取Ts＞2Tt，串联谐振电路工作在谐振电流断续模式下，开关管能够实现零电流开通、零电压零电流关断，其工作过程波形图见图2。
图2 串联谐振电流断续工作模式下的波形图t0～t1期间，开关管S1、S4导通，ir＞0，电路正向谐振。
高压保护三种模式之间差异及配合说明
高压保护装置三种模式差异及配合说明北京四方继保自动化股份有限公司2011年4月目次1概述 (1)2三种模式之间配合说明 (1)3“六统一”线路保护及辅助装置与标准版的差异 (3)4“六统一”线路保护及辅助装置与标准版装置的配合 (16)5“六统一”变压器保护装置与标准的差异 (17)6“六统一”变压器保护装置与标准版的配合 (24)7“六统一”高抗保护装置与标准版的差异 (25)8“六统一”母联（分段）保护装置与标准版的差异 (26)I高压保护装置三种模式差异及配合说明1概述随着国家电网公司智能变电站建设的全面推进，系统内220kV及以上高压保护装置有标准版、“六统一”和“智能化”三种典型的模式，不同模式之间的保护配合问题日渐凸显，给生产、设计运行和维护带来诸多不便，本文从保护原理差异、相互之间的配合、装置升级改造等几个方面有针对性地进行重点阐述，用于指导设备选型和工程设计。
1.1标准版装置：即标准装置，泛指四方公司的CSC系列标准产品。
1.2“六统一”装置：即六统一标准化装置，特指满足国网企标Q／GDW 161-2007《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和Q／GDW 175-2008《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》要求的CSC系列产品。
备注：与标准版装置相比，在保护功能、硬件、开入、开出、定值和故障简报上存在较大差异。
1.3“智能化”装置：在“六统一”模式基础上，满足国网企标Q／GDW 441-2010《智能变电站继电保护技术规范》的CSC 系列产品。
备注：与“六统一”装置相比，对采样和跳闸部分采用了数字化设计。
1.4基本原则：对于现场运行的CSL、CST系列产品，由于受软硬件资源限制，加之运行年限较长，当需要与上述三种模式配合时，建议进行整屏更换，本文仅考虑上述三种模式之间的配合关系。
2三种模式之间配合说明2.1母线保护与线路保护配合标准版母线保护有含失灵电流判别和不含失灵电流判别两种版本；失灵电流判别元件可通过控制字投退。
电除尘高频电源调频与恒高频调幅模式的性能对比
电除尘用高频电源调频与调幅恒高频工作模式的性能比较李亚杰湖北新空电气有限公司湖北省襄阳市高新区中航大道19号摘要本文介绍了电除尘高频高压电源三种不同的调压控制方式，即调频控制方式；降压调幅恒频控制方式；升压调幅恒频控制方式三种。
从电除尘稳定运行和经济型的角度分析了三种控制模式的特性和优缺点，提出了电除尘高频电源的发展方向。
关键词电除尘高频电源；调频控制方式；降压调幅恒频控制方式；升压调幅恒频控制方式；1 绪论近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV 发展到现在的1600---2200mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。
其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘器收尘突出的优点已被业内肯定，满足市场的需求，得到了大量的应用。
2 电除尘高频高压电源技术方案从目前市场上运用的高频电源来看，国内绝大部分高频电源方案均来源于阿尔斯通90年代的技术，主要由工频整流滤波电路，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成，以调节逆变频率的方式对输出电压进行调节，电路拓扑如图1所示。
经过技术的发展和使用中发现的问题，出现了降压型恒高频调幅电源，逆变频率恒定，工况适应性强。
针对降压恒高频调幅方式带来谐波含量大，功率因数低等缺点，推出了升压型恒高频调幅电源,功率因数大于0.99，谐波含量小于5%，转换效率大于93%，提高除尘效率大的同时不会对电能质量造成影响。
图1、电除尘用传统调频高频电源电路原理图2.1 调频型高频电源工作方式：1、三相不控整流、滤波。
三相380V交流电压经三相二极管不控整流得到直流电压，经LC滤波输出510V的直流母线电压。
2、高频逆变。
直流电压经由IGBT模块组成的全桥逆变电路。
由于是大功率高频逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升，主回路采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs，谐振电感Ls及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路，通过合适的开关频率和控制模式，开关管工作在软开关状态，大幅降低了开关损耗。
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电除尘高频高压电源三种控制模式的比对
三种控制模式：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式
1 前言
近几年，随着高频高压电源在电除尘行业的应用，其功率已由原来的600—800mA/80KV发展到现在的1000---1600mA/80KV，满足了电除尘器大部分的要求，因此其应用范围和数量迅速扩大，对其应用研究也更加深入。
由于电除尘高频高压电源是一种基于高频开关技术的新型电源，与可控硅电源有着本质的不同。
其体积小、节能、高效率等特性及对电除尘收尘突出的优点已被业内肯定，但由于其工作原理及控制方式也有别于其它常规电源，有必要对其控制特点作特别的分析和研究，有利于高频电源的研究和推广，满足市场的需求。
2 电除尘高频高压电源技术方案
根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。
采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM模块；控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。
其不同在于触发控制模式上。
高频高压电源主回路工作原理及特点：
A、工频整流、滤波。
三相380V交流经三相整流得到直流电压，经LC滤波输出530V的直流母线电压。
B、开关逆变：
直流电压经由PM模块或IGBT模块组成的全桥逆变电路。
由于是大功率逆变，为减少开关损耗，降低开关模块的温升和电流电压应力，主回路均采用串联谐振拓补电路，即采用谐振电容Cs，谐振电感Ls及利用高频变压器漏感组成高频谐振式逆变电路。
当L&C参数选择合适，配合合适的开关频率和控制模式，能使开关模块工作在零电流开通和零电压关断模式，即软开关状态；大大降低了开关损耗，并且能有效减少进入高频变压器的高次谐波，也减少变压器及硅堆的损耗。
C、高频升压、整流。
逆变波形经高频变压器升压，再经高频整流桥整流，在ESP负载上得到基本上纯直流电压波形。
3电除尘高频高压电源控制方案
我们根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源分析来看，对高频触发脉冲控制主要可分为：调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。
3.1 调频控制模式：
因主回路均采用串联谐振拓补电路，即软开关模式，它能大大降低开关损耗，提高逆变效能。
而PWM（脉冲宽度调制）在软开关状态下较难调整，因此大多高频触发脉冲采用PFM（定脉宽调频）的方式，通过调节脉冲频率的调制控制方法将直流电压调制成一系列脉冲来调节ESP平均电压和
电流。
该控制方式的核心在于控制ESP平均电压和电流，由于频率降低相当于在单位频率下降低触发脉冲的有效占空比，通过缩短开通时间，加大关断时间来实现平均电压的调整。
其特点是峰值不变，只改变平均值。
3.1.1谐振电流波形
通过上述波形可以看出，该控制模式下仅在20KHZ的设计频率下，可以实现连续的电流，实现纯直流供电，输出功率最大。
频率降低后，二次电压平均值降低，电压脉动系数变化不大，但电流峰值提高，平均值降低。
输出平均功率下降，冲击加大，变压器效率会降低。
由于电除尘运行时较难在设计指标下运行，加上电场频繁的闪络放电，该控制模式必须在低于设计频率下运行，效能相对有所降低。
该模式适应于电场相对平稳的场合，在轻载和放电频繁的场合适应性较差。
通过在模拟电场不同频率运行试验，该方式随着频率
下降，电转换效能同时降低的结论。
4.2 调幅控制模式：
调幅高频高压电源电压调节由三相SCR可控硅移相调压和IGBT模块定脉宽变频调制（PFM）两部分组成，统一由DSP芯片控制。
DSP依据电场工况给定开关母线电压和开关模块工作频率，使设备始终处于最佳运行状态。
通过DSP 高速采样，采用纯软件方法检测火花。
当电场出现火花时，迅速降低开关频率，之后迅速恢复，同时控制可控硅调压降低高频端母线电压，有利于电场恢复，降低开关模块的冲击幅度，火花封锁时间可以很短，之后根据需要确定母线电压。
该火花处理模式充分利用了
IGBT模块能快速关断，火花处理及时，同时由于有SCR母线电压调整，使IGBT模块能最快恢复而不至于连闪。
电压电流应力也大大减小。
此调压方式运用于工况条件恶劣，击穿电压低，闪络频繁，电流小冲击幅度大的场合（如烧结机头电除尘），对于改善其收尘状况效果明显。
该方法还避免了滤波电容在闪络状态下的过渡充放电现象，提高了电容使用寿命和可靠性。
4.3 脉冲控制模式：
该模式有自动熄弧功能，当电场出现火花时，先封锁脉冲输出，重新确定开通比率，火花封锁时间可以很短。
但对于电场除尘效率较低，需开通比较大的场合，较易出现连闪。
5 电除尘高频高压电源节能控制方案
节能控制是当前电除尘运用的热门话题，也是高频电源在电除尘上运用的最大亮点。
高频电源较常规可控硅电源由于在原理上的差别，已具备明显的节能效率。
具有三相平衡输入，功率因数高，变压器体积小，设备效率高。
这是包括三相可控硅电源都无法实现的。
但由于控制模式的不同，仍存在节能效率上的差异。
5.1 调频控制模式：
在粉尘达标排放的基础上，降低开关频率运行，理论上10KHZ运行要比
20KHZ下运行降低50%的功耗，但由于高频变压器及开关器件的损耗加大，设备效率下降，实际节能效果不太理想。
由于本身运行时有闪络也达不到20KHZ 开关频率，因此，节能模式与运行模式对比不太明显。
5.2 调幅控制模式
在粉尘达标排放的基础上，可以调整母线电压，降低峰值运行，使电场运行于所需最小电压，有效降低电晕功率。
但由于始终工作于纯直流状态，变压器输出功率最大；加上SCR开通损耗，功率因素降低，实际节能效果不太理想。
5.3 脉冲控制模式：
粉尘达标排放的基础上，可以调整开关器件的开通和关断的比值，使电场运行于所需最小开通关断比，有效降低电晕电流。
与常规电源不同的是，高频开关是在很短时间下完成的间隙脉冲供电，对电场电压影响较小，能保持收尘电压，保持高的收尘效率。
开关比率可达50%以上，该模式实际节能效果最好。
6 小结
通过以上分析，可以得出，任何一种控制模式都有其优缺点，总结如下：
上分析，电除尘高频高压电源在控制策略上应采取多种控制模式相结合的方式才能最大限度满足电除尘不同工况及不同使用场合的需求，运用时可选择多种模式相组合的方法，比如第一电场采用调幅模式以获得最大收尘效果，后电场采用脉冲控制方式获得最大节能效果。
7 结束语
本文介绍了电除尘高频高压电源三种不同的调压控制机理，即调频控制模式；调幅控制模式；脉冲控制模式三种。
从电除尘运行的角度分析了三种控制模式的特性和优势，三种控制模式不是单一和绝对化的。
了解各种控制模式的特性以及优缺点，有利于整合高频电源的控制特性，有利于形成统一的国家行业标准，对于在电除尘领域大面积推广高频电源提供技术规范，以及为设计提供选型依据。