高频化高压静电除尘电源

Huazhong University of Science & Technology Wuhan 430074, P.R.China Jan, 2013
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华中科技大学硕士学位论文
摘要
国内现有静电除尘装置供电方式普遍采用晶闸管相控调压模式，由于晶闸管的使 用，导致这种静电除尘器存在一些固有的缺陷，如系统动态性能差，输出直流电压脉 动大，除尘效率低，火花发生时பைடு நூலகம்源切断不及时等。高频高压除尘电源可以很好的解 决上述缺陷。但是，如果彻底淘汰传统晶闸管相控调压电源，必定会给企业带来改造 成本压力，同时这也是一种浪费行为。基于以上考虑，本课题在传统晶闸管相控调压 除尘电源基础上进行改造，将 IGBT 全桥替代晶闸管模块，并保留其工频变压器及高 压整流模块，实现除尘电源的高频化，改造后的除尘电源我们称之为高频化高压除尘 电源。它具有动态性能高，除尘效率高等优点。另外，高频化高压除尘电源明显降低 了企业对除尘电源的改造成本，避免了彻底淘汰传统除尘电源这一浪费现象。所以， 对高频化高压除尘电源的研究具有较为重要意义。
分析电除尘器电源控制及火花控制。保护对于电路器件来说极为重要，文章给出 系统硬件保护及软件保护；分析变压器直流偏磁产生的原因及给出其抑制方法；针对 偏磁环说明电流环使用 PI 控制器带来的问题，提出使用滞后校正器代替 PI 控制器的 方法并详细介绍滞后校正器的设计步骤；分析了死区效应、给出死区补偿方法。通过 仿真实验，验证电源控制部分设计的正确性。最后，详细说明火花检测方法、火花处 理及最佳火花率控实现方法。
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本文给出高频化高压静电除尘电源电路结构，设计一台最大输出功率 56kW,最大 输出电压 72kV 的样机。文章分析了电路可能工作的两种模式：CCM 及 DCM 模式。 并说明当电路工作在 DCM 模式时，输出电压前馈环节对系统正常工作是不利的。较 为详细的分析电路参数的选择，通过实验测量工频变压器相关参数；分析推导软启动 电阻的选择、一次侧滤波电感的选取，并说明实际系统中，使用变压器漏感当做滤波 电感，不再另外选择电感。
The High Voltage Electrostatic Precipitator of Frequency Rectificaton based on PWM Control
Candidate: Major: Supervisor:
Xiong Xin Power Electronics and Electric Drive Associate Professor Xiong Jian
分类号 学校代码 10487
学号 密级
M201071066
硕士学位论文
高频化高压静电除尘电源
学位申请人： 熊 新 学 科 专 业 ：电力电子与电力传动 指 导 教 师 ：熊 健 副教授 答 辩 日 期 ：2013 年 1 月 6 日
A Thesis Submitted in Partial of Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering
文章最后给出偏磁调节实验波形、死区补偿实验波形、电源稳态运行波形及火花 实验波形，实验表明样机电源控制及火花控制均能达到预期目标。
关键词：静电除尘器 高频化 直流偏磁 死区效应 最佳火花率控制
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
The existing demestic dust removal device commonly used is thyristor-controlled mode,due to the using of thyristor,this electrostatic precipitator (ESP) has some inherent defects,such as slow system dynamic performance,high output voltage ripple,low dust collection efficiency,and the supply power cutting off is not timely when spark occuring.Luckly high frequency power supply can well solve the above problems.However,the complete eliminiation of the traditional thyristor-controlled power will bring to the large investment for the enterprise related,at the same time it means a kind of waste.Based on the above considerations,we determine to design a certain power supply from the traditional thyristor-controlled power,we use IGBT bridge to replace the thyristor module,meanwhile the original frequency transformer and the high voltage rectifier module will be remained.This certain power supply is called high voltage dust power of frequency rectification based on PWM control by us.It has some advantages such as good system dynamic performance and high dust collection efficiency.In addition,it significantly reduces investment of the enterprise,avoids the waste of completely the traditiona thyristor-controlled power eliminated.Therefore,the research on this dust power has some important significance.