電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器的製作方法
2023-10-18 19:08:29
專利名稱：電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種電除塵器(ESP)用高頻高壓直流開關電源中的核心部件。主要作用是將IGBT等逆變裝置產生20KHZ-50KHZ及以上的高頻脈衝，升壓整流成直流高壓電源 後，供給電除塵器電場，使電場產生高壓電暈放電，靜電收塵。本實用新型具有功率大、效率 高、體積小的特點。功率可以完全滿足300MW-1000MW及以上大型燃煤發電機組電除塵的供 電需求，且能使電除塵器達到節能、減排和降耗的效果。
背景技術：
目前我國的能源結構中，以燃煤火力發電為主，且在今後很長一段時間內這狀況 將很難改變。燃煤火力發電主要靠電除塵提供排放煙氣的淨化處理，在已投入運行或新在 建設的電除塵供電電源中，仍然主要用工頻50HZ晶閘管(可控矽)調壓控制為主。工頻正 弦波交流電經過晶間管調壓，波形發生畸變，並含有大量諧波，調壓後的交流電通過特殊的 工頻整流變壓器升壓整流後，送給電除塵電場供電。工頻晶間管調壓電除塵供電電源具有 體積大、功率因數低、能耗高的特點，且工頻晶閘管調壓電源整流升壓後，產生100HZ的直 流脈動波形，也已經不能滿足電除塵器的除塵效率、粉塵排放濃度對電除塵電源供電裝置 的要求。隨著開關電源技術的發展，電除塵電源供電裝置必然也將向開關電源技術過度。 開關電源具有工作頻率高、體積小、直流波形好、高效節能的特點，完全滿足國家節能減排 的政策要求，實現低碳經濟，可持續發展。小功率開關電源的應用已經非常成熟，但是電 除塵電源供電裝置有其特殊性。功率大，300MW火力發電機組的電除塵單個電場的功率為 123Kff,600MW為205KW，一般的開關電源很難滿足要求。電壓高，電除塵電電場要求的工作 電源電壓為直流72KV-100KV。負載工況惡劣，戶外工作且電除塵電場高壓空氣瞬間擊穿，火 花放電是長態。
實用新型內容為了克服上述缺陷，本實用新型的目的是提供一種電除塵用大功率高頻高壓整流 變壓器。為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，IGBT逆變電路產生高頻交流脈衝，通過變 壓器低壓端子接入高頻變壓器，高頻交流脈衝電流流過高頻諧振電容與高頻變壓器初級， 高頻變壓器次級高壓繞組產生高頻交流高壓，最後經整流濾波部分，由高壓輸出端輸出直 流高壓電，供給電除塵電場使用。上述高頻電容與高頻變壓器初級採用串聯方式。上述高頻變壓器由兩個以上功率單元變壓器組成，功率單元變壓器低壓包線圈繞 組並聯成高頻變壓器初級交流輸入部分，功率單元變壓器高壓包線圈繞組串聯成高頻變壓 器次級升壓部分。[0009]上述整流濾波部分採用了由四高壓電容和四個高壓矽堆組成的全波四倍壓整流 橋方式。本實用新型電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，最大特點為大功率，高電壓。最 大功率可達250KW、二次直流高壓達100KV，完全滿足所有大型火力發電機組電除塵器對電 場高壓電源的電壓功率要求，本實用新型具備如下特點1、高頻交流升壓變壓器部分，為功率單元變壓器結構，由若干個功率單元變壓器 組成一個大功率高頻升壓變壓。使製作大功率高頻升壓變壓器變成製作小功率單元，降低 了大功率高頻升壓變壓器對變壓器鐵芯及整個變壓器製造工藝的要求。不同規格的高頻變 壓器，通過減少或增加功率單元的數量，實現模塊化組裝生產。當功率達到250KW時，只需 要5隻高頻變壓器功率單元即可滿足。2、功率單元變壓器組合連接方式為初級繞組採用並 聯連接線方式，使高頻變壓 器的初級繞組導電截面積大為減少，減小了高頻變壓器初級繞組的體積；變壓器次級繞組 採用串聯連接線方式，使各個功率單元的變比降低，減少了高壓包的匝數，也減小了高頻變 壓器次級繞組的體積。3、高壓整流濾波部分採用全波四倍壓整流橋方式，高頻變壓器交流高壓只需要達 到25KV即可以輸出100KV高壓直流電，高頻變壓器總變比減少4倍，使各個功率單元變壓 器的變比進一步減少，減小了的功率單元的體積，降低了製造難度及工藝要求。4、高頻變壓器初級繞組集成了諧振電容，諧振電容與低壓繞組採用串聯，方式，與 高頻變壓器構成負載串聯諧振，可以使IGBT逆變迴路實現軟關斷。5、高頻變壓器集成了二次電流信號、二次電壓信號、溫度信號、及壓力信號，方便 了控制系統對高頻變壓器的信號的採集及對高頻變壓運行情況的實時監控。6、每個功率單元高頻變壓器鐵芯，採用鐵氧體EE形鐵芯，鐵氧體具有極好的高頻 特性，且鐵氧體EE形鐵芯可拆分，降低了高頻變壓器的高低壓繞組繞制工藝難度。7、每個功率單元高頻變壓器線圈由一個低壓繞組與四個高壓繞組串聯組成，充分 利用了鐵氧體EE形鐵芯的窗口。
圖1為本實用新型電除塵電源供電裝置開關電源；圖2為本實用新型電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器；圖3為高頻變壓器鐵芯；圖4為功率單元高頻變壓器主視圖；圖5為功率單元高頻變壓器俯視圖；圖6為功率單元高頻變壓器結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明如圖1所示，電除塵電源供電裝置開關電源，首先輸入的三相工頻交流電源經過 三相全橋整流濾波後變成低壓直流電，再經過全橋IGBT等逆變電路裝置逆變控制，產生高 頻交流脈衝，高頻高壓整流變壓器最後將低壓高頻交流脈衝升壓整流後，供電給電除塵器電場使用。 本實用新型電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，為圖1第3部分高頻變壓器，是 電除塵電源供電裝置開關電源的核心部件。如圖2所示，本實用新型電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器實現原理首先 IGBT逆變電路產生高頻交流脈衝，通過XT1、XT2低壓端子接入高頻變壓器，高頻交流脈衝 電流流過Cl、通過由變壓器Tl、T2、Tn並聯組成的變壓器初級低壓包繞組，變壓器Tl、T2、 Tn串聯的次級高壓繞組產生高頻交流高壓電，最後由高壓電容C21、高壓矽堆D21、高壓電 容C22、高壓矽堆D22、高壓電容C23、高壓矽堆D23、高壓電容C24、高壓矽堆D24組成的全波 四倍壓整流橋後，再由U2高壓輸出端輸出直流高壓電，供給電除塵電場使用。如圖2所示，Tl、T2、Tn即為各個功率單元變壓器，高頻變壓器由Tl、T2、Tn功率 單元變壓器組成，Tl、T2、Tn功率單元變壓器低壓包線圈繞組並聯成高頻變壓器初級交流輸 入部分，T1、Τ2、Tn功率單元變壓器高壓包線圈繞組串聯成高頻變壓器次級升壓部分。如圖2所示整流濾波部分由高壓電容C21、高壓矽堆D21、高壓電容C22、高壓矽 堆D22、高壓電容C23、高壓矽堆D23、高壓電容C24、高壓矽堆D24組成。高壓電容C21、高 壓矽堆D21、高壓電容C22、高壓矽堆D22構成正半波二倍壓，高壓電容C23、高壓矽堆D23、 高壓電容C24、高壓矽堆D24構成負半波二倍壓。兩者串聯組成的全波四倍壓整流橋，U2 = VC22+VC24 = 2Vm+2Vm = 4Vm。如圖2所示電容Cl串聯接入高頻變壓器初級繞組一端，Cl與高頻變壓器構成負 載串聯諧振，用於實現IGBT逆變迴路實現軟關斷。如圖3 5所示，每個功率單元高頻變壓器鐵芯，採用鐵氧體EE形鐵芯，鐵氧體具 有極好的高頻特性，且鐵氧體EE形鐵芯可拆分，降低了高頻變壓器的高低壓繞組繞制工藝 難度。如圖6所示，每個功率單元高頻變壓器線圈由一個低壓繞組與四個高壓繞組串聯 組成，充分利用了鐵氧體EE形鐵芯的窗口。
權利要求電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，其特徵在於IGBT逆變電路產生高頻交流脈衝通過變壓器低壓端子接入高頻變壓器，高頻交流脈衝電流流過高頻諧振電容與高頻變壓器初級，高頻變壓器次級高壓繞組產生高頻交流高壓，最後經整流濾波部分，由高壓輸出端輸出直流高壓電。
2.根據權利要求1所述電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，其特徵在於其中高頻 電容與高頻變壓器初級採用串聯方式。
3.據權利要求1所述電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，其特徵在於高頻變壓器 由兩個以上功率單元變壓器組成，功率單元變壓器低壓包線圈繞組並聯成高頻變壓器初級 交流輸入部分，功率單元變壓器高壓包線圈繞組串聯成高頻變壓器次級升壓部分。
4.根據權利要求1所述電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，其特徵在於整流濾波 部分採用了由四高壓電容和四個高壓矽堆組成的全波四倍壓整流橋方式。
專利摘要本實用新型涉及電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，其特徵在於IGBT逆變電路產生高頻交流脈衝通過變壓器低壓端子接入高頻變壓器，高頻交流脈衝電流流過高頻諧振電容與高頻變壓器初級，高頻變壓器次級高壓繞組產生高頻交流高壓，最後經整流濾波部分，由高壓輸出端輸出直流高壓電。本實用新型電除塵用大功率高頻高壓整流變壓器，最大特點為大功率，高電壓；最大功率可達250kW、二次直流高壓達100kV，完全滿足所有大型火力發電機組電除塵器對電場高壓電源的電壓功率要求。
文檔編號H02M7/12GK201611851SQ20102010977
公開日2010年10月20日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者施小車, 王潔, 祝建軍 申請人:金華大維電子科技有限公司