一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，其包括設在電源柜內(nèi)的串聯(lián)諧振電路和控制器，以及設在高壓絕緣隔離罩升壓倍壓電路。串聯(lián)諧振電路可接入單相或三相工頻電源，串聯(lián)諧振電路由整流濾波電路、高頻全橋逆變電路、諧振電容構(gòu)成，升壓倍壓電路由升壓電感、高頻變壓器、倍壓電路和取樣電路構(gòu)成。電源柜與高壓絕緣隔離罩可安裝連接至一起，也可獨立遠距離安裝。該干式小功率高頻電源供電選擇性強，采用軟開關(guān)技術(shù)，大大減小甚至消除了逆變開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲，提高了電路效率。高頻跟蹤和控制輸出電壓和電流的取樣，可以抑制電除塵器電場的火花放電，降低甚至消除放電的強度，提高了除塵效率，且節(jié)能的效果顯著。
【專利說明】一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電除塵用的干式電源，具體涉及一種可減小甚至消除逆變開關(guān)損 耗和開關(guān)噪聲的電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓電除塵設備廣泛應用于冶金、水泥、建材、電力等行業(yè)的粉塵污染治理，輸出 功率1?15kW范圍的除塵電源使用場合以及客戶需求量很大，產(chǎn)品規(guī)格也比較豐富，在滿 足良好除塵效果和節(jié)能能力的前提之下，還要求設備體積和重量小便于移動和安裝，成本 和售價低，維修方便等。而隨著電力電子技術(shù)及其器件制造技術(shù)的發(fā)展，除塵電源的高頻 化和干式模塊化設計，能滿足以上的要求。現(xiàn)有技術(shù)公開的干式高頻電源克服了油浸式高 頻電源體積大重量大的缺陷，但是也存在逆變開關(guān)損耗大，噪聲污染嚴重的問題。如國家 知識產(chǎn)權(quán)局于2011年8月17日公告的名稱為"干式大功率高頻高壓脈沖電源"、專利號為 201120081065. 5的實用新型專利，公開了一種干式而非油浸式的，對市電整流逆變后通過 變壓器升壓的，且升壓后采用倍壓方式直流輸出而非整流方式直流輸出的電源。該技術(shù)方 案所存在的缺點是：PWM載波的頻率即為開關(guān)的頻率，是基波頻率的十幾倍甚至更高，PWM 調(diào)頻逆變的高頻硬開關(guān)造成了開關(guān)損耗和噪聲干擾污染的增加。 實用新型內(nèi)容
[0003] 為了解決上述技術(shù)存在的缺陷，本實用新型提供一種可減小甚至消除逆變開關(guān)損 耗和開關(guān)噪聲的電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源。
[0004] 本實用新型實現(xiàn)上述技術(shù)效果所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，包括串聯(lián)諧振電路以及升壓倍壓電 路，所述串聯(lián)諧振電路由依次連接的橋式整流濾波電路、高頻全橋逆變電路和諧振電容構(gòu) 成，所述升壓倍壓電路由依次連接的高頻變壓器、倍壓電路和取樣電路構(gòu)成，其中，還包括 一用于控制諧振波形寬度的控制器，高頻全橋逆變電路包括兩組并聯(lián)且開通后持續(xù)寬度 大于并接近諧振波形脈沖寬度的逆變開關(guān)，逆變開關(guān)由串聯(lián)的驅(qū)動管構(gòu)成，倍壓電路包括 2n+l個或2n+2個倍壓二極管以及相應的2n+l個或2n+2個倍壓電容，各倍壓二極管串聯(lián)， 相鄰倍壓二極管的陰極與陽極之間串聯(lián)一個倍壓電容，取樣電路接入控制器的電信號采樣 輸入端。
[0006] 優(yōu)選地，上述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，兩組所述逆變開關(guān) 包括四支驅(qū)動管Q1、Q2、Q3和Q4,驅(qū)動管Q1、Q3串聯(lián)并與串聯(lián)的驅(qū)動管Q2、Q4并聯(lián)，驅(qū)動管 Ql、Q2、Q3和Q4的基極均接入控制器的電信號輸出端，驅(qū)動管Q1的發(fā)射極與驅(qū)動管Q2的 發(fā)射極之間接入有一諧振電容C102和高頻變壓器一次側(cè)組成的串聯(lián)電路。
[0007] 優(yōu)選地，上述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，所述串聯(lián)諧振電路 及諧振電容C102設在電源柜內(nèi)。
[0008] 優(yōu)選地，上述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，所述升壓倍壓電路 設在高壓絕緣隔離罩內(nèi)。
[0009] 優(yōu)選地，上述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，所述取樣電路包括 電壓取樣回路和電流取樣回路。
[0010] 優(yōu)選地，上述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，所述電壓取樣回路 至倍壓電路的高壓出線端接出并接入控制器的電信號采樣輸入端，所述電流取樣回路至第 一級倍壓二極管的陰極接出并接入控制器的電信號采樣輸入端。
[0011] 優(yōu)選地，上述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，所述電源柜與高壓 絕緣隔離罩安裝連接在一起。
[0012] 優(yōu)選地，上述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，所述電源柜與高壓 絕緣隔離罩之間為獨立遠距離安裝，兩者之間通過電纜進行供電和通信。
[0013] 本實用新型的有益效果為：本實用新型的最高諧振頻率為40kHz左右，全橋逆變 的兩組逆變開關(guān)輪流開通的頻率為諧振頻率一半，降低了逆變開關(guān)頻率，大大減小甚至消 除了逆變開關(guān)的損耗和噪聲干擾污染，增加了換流的效率和逆變開關(guān)的可靠性，同時大大 減少了逆變開關(guān)的保護電路，提商了逆變開關(guān)的可罪性和壽命；控制器的商頻閉環(huán)控制使 電源效率和功率因數(shù)均可達到〇. 95,可在幾十位秒內(nèi)關(guān)斷輸出，在很短時間內(nèi)使電火花熄 滅，5ms?15ms恢復全功率供電，在100次/min的電火花率下輸出的平均高壓無下降；同時 重量輕、安裝使用和維修方便，可接入單相或三相工頻市電，供電的選擇性強，升壓部分和 高壓部分進行了安全隔離，輸出電壓和輸出電流的產(chǎn)品規(guī)格比較豐富，可推廣至1?15kW 不同功率的使用場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的電路原理圖；
[0015] 圖2為本實用新型的裝配結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖中：1-接電端、2-橋式整流濾波電路、3-高頻全橋逆變電路、4-諧振電容、5-高 頻變壓器、6-倍壓電路、7-電源柜、8-控制器、9-電壓取樣回路、10-電流取樣回路、11-高 壓出線端、12-高壓絕緣隔離罩、13-絕緣座。
【具體實施方式】
[0017] 為使對本實用新型作進一步的了解，下面參照說明書附圖和具體實施例對本實用 新型作進一步說明：
[0018] 如圖1和圖2所示，一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，包括由依次連接 的橋式整流濾波電路2、高頻全橋逆變電路3和諧振電容4構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路以及由依次 連接的高頻變壓器5、倍壓電路6和取樣電路構(gòu)成的升壓倍壓電路組成。橋式整流濾波電路 2的接電端1可接入工頻單相220V或三相380V的市電，該橋式整流濾波電路2至少包括一 個二極管，二極管與一電容C101并聯(lián)，通過并聯(lián)的電容C101的充放電作用，可使整流后的 直流電中的交流成分得以減小，得到平滑的直流脈沖電流，使得本實用新型具有更強的供 電的選擇性。該電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源還包括一用于控制諧振波形寬度的 控制器8,取樣電路接入控制器8的電信號米樣輸入端，通過米樣電路向控制器8輸入相應 的控制信號。高頻全橋逆變電路3包括兩組并聯(lián)且開通后持續(xù)寬度大于并接近諧振波形脈 沖寬度的逆變開關(guān)，逆變開關(guān)由串聯(lián)的驅(qū)動管構(gòu)成，兩組逆變開關(guān)包括四支驅(qū)動管Ql、Q2、 Q3和Q4,驅(qū)動管Q1、Q3串聯(lián)然后與串聯(lián)的驅(qū)動管Q2、Q4并聯(lián)，驅(qū)動管Q1、Q2、Q3和Q4的基 極均接入控制器的電信號輸出端，驅(qū)動管Q1的發(fā)射極與驅(qū)動管Q2的發(fā)射極之間接入有諧 振電容C102和高頻變壓器5 -次側(cè)組成的串聯(lián)電路。倍壓電路包括2n+l個或2n+2個倍 壓二極管以及相應的2n+l個或2n+2個倍壓電容，各倍壓二極管呈反向并聯(lián)，相鄰倍壓二極 管的陰極與陽極之間串聯(lián)一個倍壓電容，如圖1所示，倍壓二極管D1的陰極與倍壓二極管 D2的陽極之間串聯(lián)著倍壓電容C2。
[0019] 具體地，在本實用新型的一種優(yōu)選實施例中，取樣電路包括電壓取樣回路9和電 流取樣回路10。電壓取樣回路9至倍壓電路6的高壓出線端11接出并接入控制器8的電 信號采樣輸入端。電流取樣回路10至第一級倍壓二極管D1的陰極接出并接入控制器8的 電信號采樣輸入端。為了保證使用安全，整個串聯(lián)諧振電路、諧振電容C102和控制器8設 在電源柜7內(nèi)，具有高壓的升壓倍壓電路設在獨立的高壓絕緣隔離罩12中。作為本實用新 型的一種優(yōu)選，高壓絕緣隔離罩12通過絕緣座13固定在電源柜7上，在不脫離本實用新型 的保護范圍前提下，高壓絕緣隔離罩12和電源柜7也可獨立的進行遠距離安裝，兩者之間 通過電纜線進行供電和通信。
[0020] 具體的，本實用新型通過諧振電容4和高頻變壓器5的漏感諧振出平滑的近似正 弦波形，而非通過PWM變頻得到調(diào)制的電源波形，通過采樣電路獲取電信號并反饋給高頻 全橋逆變電路3,可控制諧振波形的寬度，從而確定逆變開關(guān)的頻率和開通持續(xù)寬度。通過 使逆變開關(guān)開通持續(xù)寬度大于并接近諧振波形的脈沖寬度，可避開硬開關(guān)；不同的負載波 阻抗對應不同的諧振頻率段，超出的范圍會導致失諧。高頻變壓器5的漏感通過變壓器的 結(jié)構(gòu)、高低壓包之間的耦合程度和匝數(shù)來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的范圍段不是很寬，而諧振電容4調(diào)節(jié) 相對較靈活，通過電容的串并聯(lián)獲得，諧振的方式可選擇串聯(lián)諧振也可選擇并聯(lián)諧振，本實 用新型優(yōu)選為并聯(lián)諧振。通過跟蹤電壓電流輸出取樣，特別是在負載輸出電壓迅速下降時， 可自動控制輸出電壓快速恢復。電源輸出功率受到倍壓電容耐壓和倍壓二極管的反向工作 電壓、最大正向電流的限制，工作時兩者要承受高頻變壓器5輸出的兩倍電壓。高頻變壓器 5輸出電壓確定后，輸出功率由第一級倍壓二極管D1能流過的正向電流大小決定，電源輸 出直流電壓升壓至高頻變壓器5輸出電壓的倍壓級數(shù)倍，輸出直流電流縮減至高頻變壓器 5輸出電流的倍壓級數(shù)的倒數(shù)倍，極數(shù)可為奇數(shù)也可為偶數(shù)，輸出電壓30?100kV，輸出電 流 5 ?150mA。
[0021] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各 種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內(nèi)，本實用新型要求 的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，包括串聯(lián)諧振電路以及升壓倍壓電 路，所述串聯(lián)諧振電路由依次連接的橋式整流濾波電路、高頻全橋逆變電路和諧振電容構(gòu) 成，所述升壓倍壓電路由依次連接的高頻變壓器、倍壓電路和取樣電路構(gòu)成，其特征在于， 還包括一用于控制諧振波形寬度的控制器，高頻全橋逆變電路包括兩組并聯(lián)且開通后持續(xù) 寬度大于并接近諧振波形脈沖寬度的逆變開關(guān)，逆變開關(guān)由串聯(lián)的驅(qū)動管構(gòu)成，倍壓電路 包括2n+l個或2n+2個倍壓二極管以及相應的2n+l個或2n+2個倍壓電容，各倍壓二極管 串聯(lián)，相鄰倍壓二極管的陰極與陽極之間串聯(lián)一個倍壓電容，取樣電路接入控制器的電信 號米樣輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，其特征在于， 兩組所述逆變開關(guān)包括四支驅(qū)動管Ql、Q2、Q3和Q4,驅(qū)動管Ql、Q3串聯(lián)并與串聯(lián)的驅(qū)動管 Q2、Q4并聯(lián)，驅(qū)動管Ql、Q2、Q3和Q4的基極均接入控制器的電信號輸出端，驅(qū)動管Q1的發(fā) 射極與驅(qū)動管Q2的發(fā)射極之間接入有一諧振電容C102和高頻變壓器一次側(cè)組成的串聯(lián)電 路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，其特征在 于，所述串聯(lián)諧振電路及諧振電容C102設在電源柜內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，其特征在 于，所述升壓倍壓電路設在高壓絕緣隔離罩內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，其特征在于， 所述取樣電路包括電壓取樣回路和電流取樣回路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，其特征在于， 所述電壓取樣回路至倍壓電路的高壓出線端接出并接入控制器的電信號采樣輸入端，所述 電流取樣回路至第一級倍壓二極管的陰極接出并接入控制器的電信號采樣輸入端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，其特征在于， 所述電源柜與高壓絕緣隔離罩安裝連接在一起。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電除塵用干式小功率高頻諧振倍壓電源，其特征在于， 所述電源柜與高壓絕緣隔離罩之間為獨立遠距離安裝，兩者之間通過電纜進行供電和通 ?目。
【文檔編號】H02M3/335GK203872059SQ201420144523
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】周承鳴, 陳佳, 蔣慶龍, 張之平, 王人金 申請人:浙江佳環(huán)電子有限公司