全波串聯多倍壓整流電路、除塵電源及除塵裝置的製作方法

2024-03-04 19:40:15

本發明涉及倍壓電路技術領域，尤其涉及一種全波串聯多倍壓整流電路、除塵電源及除塵裝置。

背景技術：

在電力、冶金、水泥等行業在生產過程中都會產生大量粉塵，這些粉塵會嚴重汙染環境。這些行業採用的除塵設備通常有旋風除塵器、布袋除塵器、電除塵器(包括常規電除塵器和高頻高壓靜電除塵器)等。電除塵器(尤其是高頻高壓靜電除塵器)具有風阻小、節能、除塵效率高的優點。

電除塵器的工作原理示意圖如圖4所示，電除塵器輸出的直流高壓電壓經高壓電纜輸送至除塵電場，除塵電場內安裝帶有大量刺狀結構的電暈線，電暈線接直流高壓電壓的負極，除塵電場外殼接直流高壓的正極。當加到除塵電場的直流高壓達到一定值時，便會有大量電子從電暈線(負極)上的刺狀放電端以電暈放電的方式放出，經電場空間到達除塵電場外殼(正極)。在這個電場空間中若有粉塵顆粒存在，便會被電子俘獲並同電子一起在電場作用下向陽極(即除塵電場外殼)運動，並最終附著在除塵電場外殼上，從而達到除塵的目的。待到除塵電場外殼積累了一定數量的粉塵後，由振打和回收裝置清除掉附著在除塵電場外殼上的粉塵並回收利用。

目前高壓靜電除塵電源應用的直流高壓產生電路主要有兩種形式，一是橋式整流電路(圖1)，二是半波傳遞式多倍壓整流電路(圖2)，它們均是把變換後的PWM波用單個整流變壓器升壓後經整流或是經整流濾波後輸出到除塵電場。

橋式整流電路存在的缺點是整流變壓器輸出電壓的幅度及整流原件承受電壓的幅度均為該整流電路輸出電壓的幅度，這便給整流變壓器的製作和整流元件的選擇帶來困難並降低了其工作可靠性，如經濾波輸出則濾波原件也要承受同樣的電壓幅度並且提高了整流原件的電流耐量要求。同時這種電路輸出電壓特性較硬、脈動較大，容易產生火花放電，不利於除塵效率的提高。總體來說，這種電路製作困難、可靠性較低且除塵效率提高困難。

半波傳遞式多倍壓(N倍壓)整流電路整流變壓器的輸出電壓略大於該整流電路輸出電壓的(1/N)，故整流變壓器的製作難度降低，但整流原件(包括二極體和電容)則需承受整流變壓器輸出電壓的二倍，其原件選擇和工作可靠性都存在一些問題；電路在有負載的情況下，能量從前往後的傳遞過程中會逐步減弱，因而輸出特性偏軟，負載變化時輸出電壓變化較大，同時由於是半波整流，所以輸出電壓脈動較大，這樣的電壓在除塵電場中容易出現火花放電，火花放電是一種瞬時高強度放電，會引起除塵電場中電壓跌落，並產生強烈電流脈衝，從而浪費電能，降低除塵效果。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種全波串聯多倍壓整流電路，所述整流電路製作難度小，可靠性強，輸出電壓脈動係數小，輸出特性好。

為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：一種全波串聯多倍壓整流電路，其特徵在於：包括若干個串聯連接的2倍壓整流單元，每個所述2倍壓整流單元包括一個高壓變壓器、兩個整流二極體和兩個濾波電容，高壓變壓器T1的原級接電源，二極體D1的陽極依次經電容C1、電容C2後與二極體D2的陰極連接，二極體D2的陽極與二極體D1的陰極連接，高壓變壓器T1次級的一端與二極體D1與二極體D2的結點連接，高壓變壓器T1次級的另一端與電容C1和電容C2的結點連接，每個單元中二極體D1與電容C1的結點為所述單元的一個接線端，二極體D2與電容C2的結點為所述單元的另一個接線端，第一個2倍壓整流單元經若干個2倍壓整流單元後與最後一個2倍壓整流單元串聯，若干個單元串聯後的兩個自由端為所述整流電路的兩個輸出端，兩個自由端中，二極體D2與電容C2的結點為所述整流電路的正極輸出端，二極體D1與電容C1的結點為所述整流電路的負極輸出端。

優選的，所述2倍頻整流單元為兩個以上。

本發明還公開了一種高壓靜電除塵電源，其特徵在於：包括工頻電源整流濾波電路、高頻逆變電路和全波串聯多倍壓整流電路，所述工頻電源整流濾波電路的輸入端接交流電源，所述工頻電源整流濾波電路的輸出端與所述高頻逆變電路的輸入端連接，所述高頻逆變電路的輸出端與所述全波串聯多倍壓整流電路的輸入端連接，所述全波串聯多倍壓整流電路的輸出端為所述除塵電源的輸出端，所述全波串聯多倍壓整流電路為前述全波串聯多倍壓整流電路。

優選的，所述工頻電源整流濾波電路的輸入端接380V交流電，輸出為500V的直流電壓。

優選的，所述高頻逆變電路輸出頻率為20kHZ的PWM脈衝波。

本發明還公開了一種除塵裝置，其特徵在於：包括除塵電源、除塵電場和電暈線，所述除塵電源為前述高壓靜電除塵電源，所述除塵電源的負極輸出端與所述電暈線連接，所述電暈線位於所述除塵電場內，所述除塵電場接地。

採用上述技術方案所產生的有益效果在於：所述整流電路使用多個整流變壓器，降低了每個變壓器的功率輸出，相應降低了製作難度，同時倍壓電容僅承受一倍的整流變壓器輸出電壓，使可靠性大幅增加。這種電路結構由於是全波整流，輸出電壓脈動係數小，同時改善了電路的輸出特性，有利於設備除塵效率的提高。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1是現有技術中橋式整流電路的原理圖；

圖2是現有技術中半波傳遞式多倍頻整流電路的原理圖；

圖3是本發明實施例所述全波串聯多倍壓整流電路的原理圖；

圖4是現有技術中除塵裝置的結構示意圖；

圖5是本發明實施例所述除塵裝置的結構示意圖；

其中：1、除塵電場 2、電暈線。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。

如圖3所示，本發明實施例公開了一種全波串聯多倍壓整流電路，包括若干個串聯連接的2倍壓整流單元。每個所述2倍壓整流單元包括一個高壓變壓器、兩個整流二極體和兩個濾波電容，高壓變壓器T1的原級接電源，二極體D1的陽極依次經電容C1、電容C2後與二極體D2的陰極連接，二極體D2的陽極與二極體D1的陰極連接，高壓變壓器T1次級的一端與二極體D1與二極體D2的結點連接，高壓變壓器T1次級的另一端與電容C1和電容C2的結點連接，每個單元中二極體D1與電容C1的結點為所述單元的一個接線端，二極體D2與電容C2的結點為所述單元的另一個接線端，第一個2倍壓整流單元經若干個2倍壓整流單元後與最後一個2倍壓整流單元串聯，若干個單元串聯後的兩個自由端為所述整流電路的兩個輸出端，兩個自由端中，二極體D2與電容C2的結點為所述整流電路的正極輸出端，二極體D1與電容C1的結點為所述整流電路的負極輸出端。

需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要適當的調整2倍壓整流單元的個數，以適應不同等級電壓的需要，優選的使用兩個以上。

圖3中，本2倍壓整流單元在穩定工作時濾波電容C1、C2上的電壓幅度均為高壓變壓器T1輸出電壓的幅度，因而單元在穩定工作時的輸出電壓約為2倍的高壓變壓器T1輸出電壓的幅度。

在高壓變壓器T1輸出電壓的負半周期間，高壓變壓器T1經過整流二極體D1為電容C1充電，電流路徑如圖3中實線所示，使其上的電壓上升到高壓變壓器T1輸出電壓的幅度。同時電容C1、C2上的電壓(既該多倍壓電路的輸出電壓)通過負載放電，由於電容C2在這段時間沒有被充電，所以這段時間電容C2上的電壓有所下降。

在高壓變壓器T1輸出電壓的正半周期間，高壓變壓器T1經過整流二極體D2為電容C2充電，電流路徑如圖3中虛線所示，使其上的電壓上升到高壓變壓器輸出電壓的幅度。與上相同的原因這段時間電容C1上的電壓有所下降。

這樣，本2倍壓整流單元的輸出電壓就是串聯電容C1、C2上的電壓，約為高壓變壓器T1輸出電壓幅度的2倍。由若干個(N個)這樣的單元串聯起來，就可得到多倍壓整流電路,輸出電壓約為高壓變壓器輸出電壓幅度的2N倍。由於串聯電容C1、C2一個在充電的同時，另一個則在放電，因而串聯電容C1、C2上的電壓是基本穩定的，脈動較小，也既該多倍壓電路的輸出電壓是基本穩定的，脈動很小，有利提高除塵的平均電場場強，提高除塵效率。

如圖5所示，本發明還公開了一種高壓靜電除塵電源，包括工頻電源整流濾波電路、高頻逆變電路和全波串聯多倍壓整流電路。所述工頻電源整流濾波電路的輸入端接交流電源，所述工頻電源整流濾波電路的輸出端與所述高頻逆變電路的輸入端連接，所述高頻逆變電路的輸出端與所述全波串聯多倍壓整流電路的輸入端連接，所述全波串聯多倍壓整流電路的輸出端為所述除塵電源的輸出端，所述全波串聯多倍壓整流電路為前述的全波串聯多倍壓整流電路。

因所述除塵電源用了全波串聯多倍壓整流電路，所以，全波串聯多倍壓整流電路具有的優點所述除塵電源都具有，因此，有利於提高除塵效果。

如圖5所示，本發明還公開了一種除塵裝置，其特徵在於：包括除塵電源、除塵電場1和電暈線2。所述除塵電源為前述高壓靜電除塵電源，所述除塵電源的負極輸出端與所述電暈線2連接，所述電暈線2位於所述除塵電場1內，所述除塵電場1接地。

優選的，工頻電源整流濾波電路輸入的是380V三相工頻正弦交流電壓，輸出的是約500V基本穩定的直流電壓，供高頻逆變電路轉換成頻率為約20kHZ左右的PWM脈衝波。該PWM脈衝波經全波串聯多倍壓整流電路中的高壓變壓器升壓後進行倍壓整流濾波，變成基本穩定的直流高壓後送入除塵電場，對含塵氣體起到除塵作用。