節能型調幅電路的製作方法

2023-06-14 11:08:41 1

專利名稱：節能型調幅電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路，更準確地說本實用新型涉及一種節能型調幅電路。
背景技術：
電除塵器的最佳運行，需要儘可能高的電壓和適當的電流。常規電除塵器 的運行是通過改變其電源及控制裝置電路內可控矽的導通角，為電除塵器電場 內提供電壓和電流的，即通過調相實現調壓。通常，為了提高電除塵器的除塵 效率，往往努力增加裝置電路內可控矽的導通角，以提高運行電壓，即提高電 除塵器內電場的場強使粉塵迅速荷電。但隨著導通角的增加，在提高電壓的同 時，也將增加電流，且電流增加的斜率比電壓增加的斜率大得多，當導通角增 加到某一個值時，電流呈非線性增加，遠遠超過煙塵荷電所需要的電流，因此， 大量的電流以光能和熱能的形式被浪費掉。另外，電除塵器是一個大的電容體，為電除塵器提供高壓電源的變壓器是一個大的電感，故它們具有儲能特性；但同時它們也是等效電阻，具有耗能特 性。在耗能過程中，將產生熱能，該熱能具有改變電容特性的副作用，並且隨 著熱能的增加，將使得電容的耐壓性能降低，此時在可控矽的導通角不變的條 件下，運行電壓將降低，電場的強度將降低，煙氣中的粉塵荷電慢，達不到理 想的除塵效果。通常的高頻開關電源，是將電網三相電源經過整流濾波、逆變得到高頻電 源，送高頻變壓器進行升壓、整流，為電除塵器提供負高壓直流脈動電源。該 電源雖然進一步提高了電除塵器的除塵效率、滿足新的環保關於煙塵排放標準 的要求，但與常規電源相比，僅提高了除塵效率，並沒有降低電除塵器運行電 能的消耗。尤其當電除塵器因其絕緣耐壓材料老化時，往往通過改變電源頻率 或通過改變電源波形的佔空比來調整電壓的幅值。而前者受與之匹配的電除塵 器的本體制約，後者受高頻變壓器的適應性制約，故只能小範圍地調整電源的
幅值，且無法讓電源充分發揮作用，必然造成電能的大量浪費。同樣，在冶煉、鍛造等行業，是通過消耗電能來完成生產過程的，它們需 要在不同的溫度、不同的強度下完成材料的冶煉或鍛造，採用常規的整流逆變 電路，同樣存在電能大量浪費的現象。 發明內容本實用新型的目的是為解決上述現有技術的不足，提供一種可以大幅度地 調整電源電壓的範圍，在滿足設備運行工況需要的前提下，為設備提供低能量 電源，既能提高設備的運行效率，又能降低運行電耗，還能延長設備使用壽命 的節能型調幅電路。為了實現上述目的，本實用新型是釆取以下的技術方案來實現的 本實用新型中的節能型調幅電路，包括IGBT器件、電感元件、電容濾波電 路，其特徵在於其由並聯的兩級電子開關電路組成，其中一級電子開關電路由 一隻IGBT器件T1構成；二級電子開關電路由兩隻IGBT器件T2和T3、 一個電 感元件L、 一個電容C濾波電路構成。前述的節能型調幅電路，其特徵在於在電路中上述一級電子開關電路中的 IGBT器件T1的輸入端接整流濾波電路的輸出端，輸出端接高頻逆變電路的輸 入端，控制端受控於多CPU控制單元；上述二級電子開關電路中的一隻IGBT 器件T2的輸入端接上述整流濾波電路的輸出端，輸出端串接電感元件L，上述 電感元件L的輸出端接另一隻IGBT器件T3的輸入端，同時接電容C濾波電路 的輸入端，上述另一隻IGBT器件T3的輸出端接上述高頻逆變電路的輸入端。前述的節能型調幅電路，其特徵在於上述電容C濾波電路的輸出端接地。前述的節能型調幅電路，其特徵在於當負載設備需要高能量電源時，上述 一級電子開關電路中的IGBT器件Tl工作，上述二級電子開關電路中的IGBT 器件T2、 T3關閉；當負載設備需要低能量電源時，上述一級電子開關電路中 的IGBT器件T1關閉，上述二級電子開關電路中的IGBT器件T2、 T3工作。前述的節能型調幅電路，其特徵在於當電網電壓高於380V時，上述IGBT 器件T1工作在PWM狀態下；當電網電壓低於380V時，上述IGBT器件T1工作 在電平狀態下；上述IGBT器件T2、 T3工作在PWM狀態下。
前述的節能型調幅電路，其特徵在於上述IGBT器件T1的輸出範圍在(0~ 540 ±10%) V;上述IGBT器件T2、 T3的輸出範圍在(0~ 540—1W) V。本實用新型的有益效果是當該節能型調幅電路用於電除塵器電源及控制 裝置時，可根據電除塵器內部結構、鍋爐的形式、鍋爐燃燒所用的煤種及燃燒 後的灰的成分、發電機負荷的大小等各種運行工況，充分利用電除塵器的電容 特性與高頻變壓器的電感特性，在多CPU控制單元的控制下，有規律地為電除 塵器交替提供高能量電源與低能量電源。當為電除塵器提供高能量電源時，一 方面在電除塵器內建立電場，對煙氣中的粉塵進行荷電；另一方面對電容體進 行充電，將多餘電荷儲存在電容體中。當為電除塵器提供低能量電源時， 一方 面利用已建立的電場，對煙氣4^粉塵進行荷電；另一方面補充因電除塵器具有電阻特性而消耗掉的電場能量，維持電場的強度。高能量的電源，可以為電除塵器建立較高的場強，讓煙氣中的粉塵迅速荷電，提高除塵效率；低能量的 電源，可作為對儲能器件在運行過程中所消耗能量的補充，在滿足電除塵器最 佳運行所需電能的前提下，實現節能。另外，如上所述，電除塵器是一個大的電容體.變壓器是一個大的電感， 都具有儲能特性，節能型調幅電路充分利用這一特性，不但提高了電除塵器的 除塵效率，而且避免了電能的浪費。高頻脈衝電源及控制裝置正是根據這一特 點，採用該節能型調幅電路實現節能的。因其頻率較高，比工頻更加靈活，故 比工頻脈衝電源更加節能，除塵效率進--步提髙。該裝置在多CPU控制單元的控制下，隨著電除塵器運行工況的變化，裝置始終為電除塵器提供負載設備所允許的高能量電源，建立高強度的電場，最大 限度的提高除塵效率。與常規工頻電源相比，由於電場強度高，煙塵荷電迅速，根據排放測試，除塵效率可提高40。/。左右，即在經過常規電源實現的除塵效率 的基礎上，剩餘部分又被除掉40%左右，或在常規電源達到的煙塵排放的基礎 上，進一步降低煙塵排放高達40%左右；同時為電除塵器提供負載設備所合適的低能量電源，以滿足煙塵荷電所需要的電流及負載設備本身所消耗的電能， 最大限度地節約電能，與常規電源相比，根據運用測試，可降低電除塵器運行 電耗高達70%以上。
截止2005年底，全國火電裝機容量高達5. 08億萬千瓦，其中絕大部分採 用電除塵器進行除塵，電除塵器運行電耗佔機組容量的0.2%左右，按年均發 電運行"00小時計算，每年將用於電除塵器運行的電能高達60億千瓦時，每 千瓦時消耗標準煤按360克計算，每年為電除塵器運行所消耗掉的標準煤高達 n6萬噸！若採用具有節能型電除塵器供電裝置，按照節能70%計算，每年將 節約標準煤高達150萬噸。如上所述，在為環保電除塵器、冶煉或鍛造等行業提供電源的供電裝置中， 採用該節能型調幅電路，也將使得運行能耗大幅度地降低。

圖1是本實用新型實施例節能型電除塵器高頻脈衝電源及控制裝置電路示 意圖。圖2是節能型調幅電路原理圖。圖3是節能型調幅電路工作波形示意圖。圖4是本實用新型實施例節能型電除塵器高頻脈衝電源及控制裝置電路結 構圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型實施例節能型電除塵器高頻脈衝電源及控制裝置電路示 意圖，圖2是節能型調幅電路原理圖。如圖l所示，在整流濾波電路與高頻逆變電路之間增加節能型調幅電路。 如圖2所示，上述節能型調幅電路由兩級電子開關電路(三隻IGBT器件T1、T2、 T3及電感L、電容C濾波電路)並聯組成。 一級電子開關電路由一隻IGBT器件 Tl構成，用於對輸入電壓進行小範圍調整，為用電設備提供高能量電源；另一 級電子開關電路，由兩隻IGBT器件T2、 B及電感L、電容C濾波電路構成，用於對輸入電壓進行大範圍調整，為用電設備提供低能量電源。兩級電路在軟 件的控制下，相互配合，實現電源裝置輸出電壓的大範圍的靈活調整。上述一級電子開關電路僅一隻IGBT器件Tl,其輸入端接上述整流濾波電 路的輸出端；其輸出端接上述高頻逆變電路的輸入端；其控制端受控於多CPU 控制單元。第二級電路的一隻IGBT器件T2的輸入端，接上述整流濾波電路的
輸出端；輸出端串接電感元件L的一端，電感元件L的另一端，除作為另一隻 IGBT器件T3的輸入端，還並接一隻電容C濾波電路到地；另 一隻IGBT器件T3 的輸出端，接上述高頻逆變電路的輸入端。電網三相380V、 50Hz電源，施加在整流濾波電路後，得到540V的直流電壓，作為調幅電路的輸入。當負載設備需要高能量電源時， 一級電子開關電路 中的1GBT器件T1工作，二級電子開關電路中的IGBT器件T2、 T3關閉；當負 載設備需要低能量電源時， 一級電子開關電路中的IGBT器件T1關閉，二級電 子開關電路中的IGBT器件T2、 T3工作。當電網電壓髙於380V時，Tl工作在 PWM狀態下，使得其為負載設備提供的高能量電源輸出保持在540V左右；當電 網電壓低於380V時，Tl工作在電平狀態下，並向後續電路反饋相應信息，由 後續電路根據電壓差'額進行調節予以彌補。T2、 T3工作在PWM狀態下，根據負 載設備的實際需要，實時調整PWM的調製頻率，為負載設備提供低能量電源。 IGBT器件T1的輸出範圍在(0~ 540 ±10%) V, IGBT器件T2、 T3的輸出範圍 在(0 - 540,JV，兩級電路相互配合，可實現負載設備的無極調壓。 圖3是節能型調幅電路工作波形示意圖。如圖所示，lhz為整流輸出的直流電壓，U,F為上述節能型調幅電路的輸出電 壓，l為IGBT器件T1輸出的高能量直流電壓，UH為IGBT器件T2、 T3輸出的 低能量直流電壓，且隨著負載設備的需要而改變，即Un與l的幅度比實時改 變，其高、低能量的佔空比h與t,之間也隨著負載設備的需要而改變，來滿足 負載設備的需要。圖4是本實用新型實施例節能型電除塵器高頻脈衝電源及控制裝置電路結 構圖。如圖所示，當上述節能型調幅電路用於電除塵器高頻開關電源時，將改變 電源特性，得到節能型電除塵器高頻脈衝電源，與多CPU控制單元一起，組成 節能型電除塵器高頻脈衝電源及控制裝置。圖中h、 U2、 Vss為反饋信號。該裝置由三相整流濾波電路、節能型調幅電路、高頻逆變電路、多CPU控 制單元等組成，其負載設備是髙頻脈衝變壓器2與電除塵器1。上述三相整流 濾波電路將電網380V、 50Hz的電源，進行整流濾波，得到540V左右的直流電壓U1Z，為裝置提供帶足夠負載能力且紋波係數小的高質量的電源，該電源作 為上述調幅電路的輸入端，並由上述調幅電路為負載設備提供滿足需要的高、 低能量的電源，供上述高頻逆變電路進行高頻逆變，得到的高頻信號送出裝置 夕卜，施加於上述高頻脈衝變壓器2的初級，經次級升壓後，進行整流，通過改變變壓器的匝比，可得到峰值在80kV 200kV範圍、平均值在60kV~150 kV 範圍的負直流脈動電源，送入上述電除塵器l內部，供建立電場及煙塵荷電使 用。上述實施例以電除塵器為例對節能型調幅電路進行了詳細的說明，然其並 非用以限制本實用新型，本實用新型同時可應用於其他如冶煉、鍛造等通過消 耗電能來完成生產過程的領域。本實用新型已用較佳實施例公布如上，凡釆取等同替換或等效變換的方式 所取得的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1、 --種節能型闊幅^錄，包括1"BT器件、電感元件、電容濾波電路，其 特徵在於其由並聯的兩級電子開關g路組成，其中 一 級電子開關電路由一隻 IGBT器件(丁])構成:二HT幵關電路由兩隻1GBT器件(T2、 T3)、 一個電 感元件(L),—個電^ (C)逸凌電路構乾.
2、 根據權利要求1所迷的節能聖調幅電路，其特徵在於在電路中上述一 級電子開關電路中的l(;BT器件n'u的輸入端接整流濾波電路的輸出端，輸 出端接高頻逆變電路的輸入端.經剩端受控幹多CPLi控制單元；上述二級電子 開關電路中的一隻i(;BT器件(T2)的輸八端拔上述整流濾波電路的輸出端， 輸出端串接電感元件、U,丄述電感元件,L )的輸出端接另—只IGBT器件(T 3), 同時接電容(C)濾波電路的輸X端，上,另一隻l(;BT器件(T3)的輸出端接上述高頻逆變電路的輸入端'，
3、 根據權利要求2所迷的節能聖調幅電路，其特徵在於上述電容(C)濾波電路的輸出端接地
4、 根掘.權利要求2所迷的節能聖調幅電路，其特徵在於當負載設備需要 高能量電源時，上il一級電子開夫t,踏屮的l(;BT器件(T1)工作，上述二級 電子開關電路中的l(;BT器件(丁2. T"關閉當負載設備需要低能量電源時， 上述--級電子開關電路中的l(;BT器件(Tl)關閉，上述二級電子開關電路中 的1GBT器伴(T2、 T3 )工i，5- 根據權利要求2所迷的節能聖調幅電路，其特徵在於當電網電壓高於 380V時，上迷l(;BT器件(Ti )工作在PWM狀態下；當電網電壓低於380V時， 上述K;肌'器件(Tl )工作在電平狀態下上迷薩器件(T2、 T3 )工作在PWM 狀態下。6- 根據權利要求1所迷的節能聖調幅電路，其特徵在於上述IGBT器件(T1) 的輸出範圍在(0- "± W V;上迷K;BT器件(T2、 T3)的輸出範圍在(0~ 540，) V。
專利摘要本實用新型公開了一種節能型調幅電路，由並聯的兩級電子開關電路組成，其中一級電子開關電路由一隻IGBT器件(T1)構成；二級電子開關電路由兩隻IGBT器件(T2、T3)、一個電感元件(L)、一個電容(C)濾波電路構成。該節能型調幅電路可實現電源裝置輸出電壓的大範圍的靈活調整，可根據負載設備的需要交替給負載設備提供不同的高、低能量電源，在滿足負載設備最佳運行所需電能的前提下，為設備提供低能量電源，實現節能。在環保電除塵器、冶煉、鍛造等通過消耗大量電能完成生產過程的行業中應用，節能效果尤為明顯。
文檔編號H02M7/505GK201039033SQ20062012507
公開日2008年3月19日 申請日期2006年11月14日 優先權日2006年11月14日
發明者付啟文, 盧澤鋒, 慶 夏 申請人:國電南京自動化股份有限公司