用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源的製作方法
2024-02-09 09:46:15
用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，其技術特點是：包括高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路，所述的交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容C1構成，高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感L1，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容C1，隔交濾波電感L1和隔直耦合電容C1的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同與接地電極相連接。本實用新型設計合理，其採用交直流疊加電源作為雙介質低溫等離子反應器，提高了放電密度，實現了燃燒爐大氣汙染物的協同與集成治理功能，符合國家的節能減排政策。
【專利說明】用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於煙氣淨化【技術領域】，尤其是一種用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業和城市建設的發展和汽車數量的激增，大氣汙染已經成為日益嚴重的全球性問題，其來源主要為各種燃燒爐煙氣(特別是燃煤鍋爐煙氣)和機動車尾氣。燃燒產生的煙塵、S02、C02、N0x、汞等重金屬是我國大氣汙染的主要特徵。主要由SO2排放所致的硫酸型酸雨汙染危害面積達國土面積30%以上，全國因此每年損失上千億元。目前SO2汙染已成為制約我國經濟、社會可持續發展的重要因素，控制其汙染勢在必行。我國中小型燃煤鍋爐(220t / h以下)因其數量多、範圍廣、治理難度大及投資限制等諸多因素成為控制SO2排放的老大難。另外由於多年來我國燃煤大氣汙染物的治理的重點是煙塵、SO2，的控制，而針對氮、細微顆粒物、重金屬汞等汙染物的控制還沒有全面展開，導致我國氮、汞等其他汙染物排放量大幅增加，對生態環境造成了嚴重影響，針對我國嚴峻的大氣汙染治理形勢。
[0003]目前，對中小型燃煤鍋爐汙染治理通常採用單一汙染物的控制策略，以除塵和二氧化硫治理為為主治理目標，包括燃燒前、燃燒中(爐內脫硫)及燃燒後(FGD)脫硫3種方式，最常用和最有效的脫硫處理方式是燃燒後脫硫處理方式，即對鍋爐燃燒後產生的煙氣進處理，通過各種方式將煙氣中的SO2脫除，按脫硫過程中是否加水和脫硫產物的乾濕狀態，煙氣脫硫又可分為溼法、半乾法和幹法3種工藝。上述簡易脫硫方法的共同特點是設備少、流程短、操作簡單、維護方便、投資少、運行費用低，一般除塵效70% — 90%，脫硫效率30%?85%，基本能夠滿足所使用地區的當地排放標準。但由於系統不完整、出現了不少問題，諸如結垢、堵塞、煙氣帶水造成風機及煙道腐蝕、脫硫產物不處理直接排放造成二次汙染等一系列問題。
[0004]等離子體作為物質存在的第四態不僅已為人們所認識，而且等離子體技術已進入廣泛的實際應用領域，等離子煙氣處理技術是國際上公認的最具發展前景的煙氣處理技術。產生低溫等離子體的方法通常採用電暈放電法實現，其所使用的電源必須是交流電源，其存在的問題是:當氣體被擊穿、導電通道建立後，空間電荷在放電氣隙中輸送並積累在介質上，介質表面電荷建立的電場方向與外電場相反，從而消弱作用電場，以致中斷放電電流，此外交流電源存在放電密度低的問題，難以達到電離效率。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種設計合理、效率高且使用壽命長的用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源。
[0006]本實用新型解決現有的技術問題是採取以下技術方案實現的:
[0007]—種用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，包括高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路，所述的交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構成，高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同與接地電極相連接。
[0008]而且，所述的高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路。
[0009]而且，所述的高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和聞頻聞壓娃堆整流電路。
[0010]而且，所述的三相全控逆變電路由功率器件、門極驅動電路和控制晶片連接構成。
[0011]而且，所述的功率器件選用SEMIX TM3系列IGBT模塊，所述的門極驅動電路為GQHI25 / 12電路；所述的控制晶片採用電流控制型脈寬調製器UC3846。
[0012]而且，所述三相全控整流電路採用寬脈衝或雙窄脈衝觸發，其可控電流採用CA6100觸發板進行移相控制。
[0013]本實用新型的優點和積極效果是:
[0014]本實用新型設計合理，其採用交直流疊加電源作為雙介質低溫等離子反應器，其通過螺旋式線接地極和直線陽電極產生螺旋形磁力線，具有電子密度高而均勻、約束磁場低、有超常的電離效率等特點，提高了放電密度，實現了燃燒爐大氣汙染物的協同與集成治理功能，可大幅降低燃煤環境汙染治理成本，可廣泛應用於中小型燃煤鍋爐升級改造，符合國家的節能減排政策。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的電路方框圖；
[0016]圖2為本實用新型的高壓交流電源的原理圖；
[0017]圖3是本實用新型的高壓直流電源的原理圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述。
[0019]一種用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，如圖1所示，由高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路連接構成，該交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構成。高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與雙介質低溫等離子反應器上的陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同連接到雙介質低溫等離子反應器上的接地電極上。雙介質低溫等離子反應器的等效模型為電阻R和電容C的並聯，隔直耦合電容Cl用於將所產生的交流高壓耦合至反應器兩端，同時隔除高壓直流電源對交流電源的影響。隔交濾波電感LI用作對高壓整流後的直流進行濾波，同時隔除交流電源對直流電源的影響；抗短路電感L2用於防止短路發生。
[0020]如圖2所示，高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路，高壓交流電源首先將380V的三相工頻交流電經過三相全控整流電路，並通過由濾波電抗器L和支撐電容C組成的LC濾波電路變成可調的直流，然後，通過由兩個IPM組成的高頻變單相橋式逆變電路逆變成高頻交流，再通過高頻變壓器進行升壓，產生高頻高壓交流電源。該高壓交流電源電路採用串聯諧振升壓的工作方式，相對於直流利用變壓器進行升壓，可減小變壓器的匝比，降低變壓器的初級電流。當反應器放電出現短路時，變壓器的初級電流將會很大，很容易對開關管造成破壞，從而使電路的可靠性降低。為此，串聯諧振電感LS不僅能起到諧振作用，同時還能在負載短路時，起到限制初級短路電流大小的作用，從而提高了電路工作的可靠性。如圖3所示，高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和高頻高壓矽堆整流電路，直流電源與交流電源相比，在諧振升壓電路(高頻變壓器)的輸出端增加了高頻高壓矽堆整流電路，從而得到了高壓直流輸出。
[0021]在高壓交流電源和高壓直流流電源中，三相全控逆變電路的功率器件選用SEMIXTM3系列IGBT模塊，門極驅動電路選擇專為此設計的GQHI25 / 12;逆變電路的控制晶片採用電流控制型脈寬調製器UC3846。由於傳統的電壓型控制技術存在諸多缺點，因此這裡採用近些年發展起來的電流型控制技術。電流控制型開關變換器正是在傳統的電壓控制基礎上增加了一個內環一電流反饋環，使其成為一個雙環控制系統。電流型控制開關電源用於逆變電路的優點是:①對於輸入電壓變化響應快，抗幹擾強:②變壓器的磁通平衡，在半橋\全橋和推挽變換器中，電壓型控制不能完成全克服偏磁現象，雖然電流型內部的電流環能使電流的脈衝寬度不同，但幅值相同迴路穩定性好，負載響應快。
[0022]在高壓交流電源和高壓直流流電源中，三相全控整流電路採用寬脈衝或雙窄脈衝觸發，以保證整流電路工陰極組合共陽極組各有一晶閘管導通形成電流迴路。該電源的三相全橋可控電流採用CA6100觸發板進行移相控制。CA6100通用晶閘管觸發板是以40芯CMOS大規模集成電路(專用晶片)為核心，利用鎖相環技術(PLL)和多晶片合成技術(MCM)，根據壓控振蕩器(VCO)鎖定的三相同步信號間的邏輯關係設計出的一種晶閘管觸發系統。直流輸入電壓信號O?5 V ,可控制輸出脈衝的移相範圍從5°?175°連續性可調,且晶閘管觸發脈衝幅值可達到15V/2A，能夠滿足電源對整流電路的控制要求。
[0023]本實用新型採用交直流疊加電源取代交流電源，提高了放電密度，放電密度是電暈放電的1500倍，同時直流組分又是維持螺旋等離子體源(產生螺旋磁力線)的必要條件，從而保證了雙介質低溫等離子反應器。
[0024]需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括並不限於【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本實用新型保護的範圍。
【權利要求】
1.一種用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，其特徵在於:包括高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路，所述的交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構成，高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同與接地電極相連接。
2.根據權利要求1所述的用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，其特徵在於:所述的高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路。
3.根據權利要求1所述的用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，其特徵在於:所述的高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和高頻高壓矽堆整流電路。
4.根據權利要求2或3所述的用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，其特徵在於:所述的三相全控逆變電路由功率器件、門極驅動電路和控制晶片連接構成。
5.根據權利要求4所述的用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，其特徵在於:所述的功率器件選用SEMIX TM3系列IGBT模塊，所述的門極驅動電路為GQHI25 /12電路；所述的控制晶片採用電流控制型脈寬調製器UC3846。
6.根據權利要求2或3所述的用於雙介質低溫等離子反應器的陡前沿納秒脈衝電源，其特徵在於:所述三相全控整流電路採用寬脈衝或雙窄脈衝觸發，其可控電流採用CA6100觸發板進行移 相控制。
【文檔編號】H02M7/217GK203504452SQ201320655879
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】高志遠, 高強 申請人:天津市英格環保科技有限公司