一種脈沖產(chǎn)生電路的軟啟動(dòng)及閉環(huán)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源控制技術(shù)，特別涉及一種靜電除塵電源用的高壓脈沖控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電除塵是現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中常用的一種除塵方式，也是治理大氣污染的一種重要手段。目前，大多數(shù)企業(yè)采用的靜電除塵方法是采用高壓直流作為除塵器的供電電源。在這種供電方式下，由于粉塵層等效電容效應(yīng)會(huì)造成反電暈現(xiàn)象，導(dǎo)致除塵效率下降，而且對(duì)于粒徑小于0.1 μπι的粉塵顆粒，除塵效率很低。隨著國(guó)家環(huán)保要求的不斷提高，對(duì)企業(yè)的廢氣排放要求也隨之提高，傳統(tǒng)的靜電除塵裝置已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足要求，急需更換或者改造。相比于直流供電，采用脈沖供電方式時(shí)，除塵器粉塵層的等效電容在脈沖施加期間只能充上很少的電荷，在脈沖消失期間所充電荷基本放完，所以粉塵層上不會(huì)因?yàn)榉e累電荷形成高壓而使粉塵造成反電暈；另外，脈沖高壓電源對(duì)粉塵的荷電是脈沖荷電，因而具有很好的節(jié)能效果；采用脈沖高壓供電也能提高對(duì)超細(xì)顆粒物的捕集效率。因此與常規(guī)的靜電除塵方式相比，直流疊加脈沖供電的除塵方式除塵效果更好。
[0003]針對(duì)上述情況，北京博電興源節(jié)能科技有限公司提出了一種直流疊加脈沖電除塵方法，該方法涉及的電源結(jié)構(gòu)如圖1所示。該方法實(shí)現(xiàn)了高壓直流與高壓脈沖的疊加，具有克服反電暈現(xiàn)象、提高粉塵的收集效率、減少除塵器收塵面積等優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)也存在著以下不足:(1)該方法涉及的電源結(jié)構(gòu)過(guò)于抽象，沒(méi)有具體電源結(jié)構(gòu)，實(shí)施難度大，例如高壓脈沖的幅值可調(diào)范圍為IkV至1000kV，脈沖頻率可調(diào)范圍為IHz至100kHz等，參數(shù)設(shè)置太寬泛；而目前電除塵電源所需的高壓直流電壓只需幾十千伏，高壓脈沖的頻率也只需幾百赫茲，不具有實(shí)用性。(2)參數(shù)設(shè)置過(guò)于理想化，例如IkV和100kV屬于完全不同的電壓等級(jí)，相應(yīng)的絕緣等級(jí)也不同，制作從IkV至100kV可調(diào)的高壓直流源實(shí)現(xiàn)困難，無(wú)法對(duì)現(xiàn)有除塵器的高壓直流電源進(jìn)行低成本改造。因此，基于上述不足限制了該方法的具體應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適合于對(duì)現(xiàn)有高壓直流電源的改造、實(shí)用且易實(shí)施的靜電除塵電源用的高壓脈沖控制方法?？墒闺娫催\(yùn)行穩(wěn)定、抗干擾能力好、設(shè)計(jì)及維護(hù)成本低、控制系統(tǒng)的復(fù)雜度小。
[0005]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種脈沖產(chǎn)生電路的軟啟動(dòng)及閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述脈沖產(chǎn)生電路在一個(gè)靜電除塵電源中為一個(gè)受信號(hào)控制單元控制的脈沖產(chǎn)生單元，該脈沖產(chǎn)生單元與一個(gè)直流產(chǎn)生單元的輸出通過(guò)一個(gè)直流與脈沖疊加單元連接至除塵器極板，該脈沖產(chǎn)生單元依次由三相橋式全控整流模塊、DC-DC升壓電路、脈沖升壓模塊串聯(lián)構(gòu)成，所述信號(hào)控制單元包括信號(hào)控制與處理模塊，該模塊的輸出分三路，分別是:通過(guò)移相觸發(fā)器連接三相橋式全控整流模塊；通過(guò)IGBTl觸發(fā)板連接DC-DC升壓電路；通過(guò)IGBT2觸發(fā)板連接脈沖升壓模塊，信號(hào)控制與處理模塊通過(guò)第一電壓傳感器采集三相橋式全控整流模塊輸出的電壓信號(hào)；并通過(guò)第二電壓傳感器采集DC-DC升壓電路輸出的電壓信號(hào)；
[0007]當(dāng)啟動(dòng)三相橋式全控整流模塊時(shí)，信號(hào)控制與處理模塊提供一路軟啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)對(duì)三相橋式全控整流模塊輸出信號(hào)經(jīng)調(diào)理后進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，PI的輸出值與軟啟動(dòng)信號(hào)比較后取較小值作為移相觸發(fā)器的控制信號(hào)Vm從而實(shí)現(xiàn)三相橋式全控整流模塊的軟啟動(dòng)；當(dāng)該模塊輸出電壓逐漸上升至一定值時(shí)，PI輸出值減小，只要設(shè)定軟啟動(dòng)信號(hào)的終值大于預(yù)期的PI輸出值，則當(dāng)PI輸出值小于軟啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，PI輸出為移相觸發(fā)器提供控制電壓，從而實(shí)現(xiàn)三相橋式全控整流模塊的閉環(huán)控制；
[0008]DC-DC升壓電路對(duì)三相橋式全控整流模塊的輸出電壓做進(jìn)一步的升壓處理，三相橋式全控整流模塊穩(wěn)定后，啟動(dòng)DC-DC升壓電路，信號(hào)控制與處理模塊同樣提供一路軟啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)對(duì)DC-DC升壓電路輸出的電壓調(diào)理后進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，PI的輸出值與軟啟動(dòng)信號(hào)比較后取較小值作為PWM調(diào)制器的控制信號(hào)V?！盤ffM調(diào)制器輸出對(duì)應(yīng)占空比的PffM波，啟動(dòng)后一段時(shí)間內(nèi)PWM調(diào)制器的控制電壓由軟啟動(dòng)信號(hào)提供，從而實(shí)現(xiàn)DC-DC升壓電路的軟啟動(dòng)；當(dāng)升DC-DC壓電路輸出電壓逐漸上升至一定值時(shí)，PI輸出值減小，只要設(shè)定軟啟動(dòng)信號(hào)的終值大于預(yù)期的PI輸出值，則當(dāng)PI輸出值小于軟啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，PI輸出為PWM調(diào)制器提供控制電壓，從而實(shí)現(xiàn)DC-DC升壓電路的閉環(huán)控制。
[0009]上述方案中，所述三相橋式全控整流模塊啟動(dòng)后，輸出電壓通過(guò)改變比較電壓Vrafl的值，由OV逐漸上升至200?600V并穩(wěn)定在該值。
[0010]所述DC-DC升壓電路啟動(dòng)后，輸出電壓通過(guò)改變比較電壓Vraf2的值，由200?600V逐漸上升至500?1500V并穩(wěn)定在該值。
[0011]所述脈沖升壓模塊由開(kāi)關(guān)器件IGBT2和脈沖變壓器組成，在前一級(jí)DC-DC升壓電路提供的直流電壓的基礎(chǔ)上，由信號(hào)控制與處理模塊輸出頻率為100?500Hz、脈寬不大于100 μ s的PffM波，控制開(kāi)關(guān)器件的通斷從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率和脈寬、幅值為500?1500V的低壓脈沖，該低壓脈沖施加于脈沖變壓器上升壓后得到對(duì)應(yīng)頻率和脈寬、幅值不超過(guò)60kV的高壓脈沖。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0013]1、對(duì)高壓脈沖產(chǎn)生電路的前級(jí)整流及DC-DC升壓部分進(jìn)行軟啟動(dòng)及閉環(huán)控制，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與抗干擾能力，有效避免了高壓?jiǎn)?dòng)瞬間對(duì)系統(tǒng)造成的沖擊。
[0014]2、高壓直流電源部分可根據(jù)除塵環(huán)境的不同設(shè)置為一個(gè)電壓值固定的高壓直流源，或在一個(gè)可實(shí)現(xiàn)的常用高壓值范圍內(nèi)可調(diào)，適合于現(xiàn)有電除塵器上高壓直流電源的改造;
[0015]3、高壓脈沖的產(chǎn)生，是先得到較低電壓的直流，在該直流電壓的基礎(chǔ)上形成低壓脈沖，再經(jīng)過(guò)脈沖變壓器升壓后得到高壓脈沖。高壓脈沖的頻率、脈寬和幅值均是在一定的實(shí)用范圍內(nèi)可調(diào)，尤其可根據(jù)除塵的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)置相應(yīng)的調(diào)節(jié)范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為現(xiàn)有直流疊加脈沖電除塵方法原理框圖。圖中，IV為除塵器極板。
[0017]圖2為本發(fā)明用于靜電除塵裝置的直流脈沖供電方案的電源結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖3為圖2的一個(gè)具體實(shí)施例。其中，A為⑥中IGBT的吸收回路；B為⑦中IGBT的吸收回路。
[0019]圖4為圖2、圖3中的三相橋式全控整流單元的軟啟動(dòng)及閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖5為圖2、圖3中的DC-DC升壓電路單元的軟啟動(dòng)及閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖2所示，一種用于靜電除塵裝置的直流脈沖供電方案，所設(shè)計(jì)的電源包括一個(gè)連接三相交流電源①的主電路開(kāi)關(guān)②、連接主電路開(kāi)關(guān)的一個(gè)直流產(chǎn)生單元③和一個(gè)脈沖產(chǎn)生單元⑧，脈沖產(chǎn)生單元與一個(gè)信號(hào)控制單元⑨相連，直流產(chǎn)生單元和脈沖產(chǎn)生單元的輸出通過(guò)一個(gè)直流與脈沖疊加單元⑩連接至除塵器極板④。其中，直流產(chǎn)生單元由工頻變壓器升壓模塊和三相橋式不控整流模塊串聯(lián)構(gòu)成；脈沖產(chǎn)生單元依次由三相橋式全控整流模塊⑤、DC-DC升壓電路⑥、脈沖升壓模塊⑦構(gòu)成。三相交流電源經(jīng)主電路開(kāi)關(guān)后，一路經(jīng)直流產(chǎn)生單元升壓及整流后得到電壓值為40kV的高壓直流；另一路在信號(hào)控制單元的作用下，經(jīng)三相橋式全控整流模塊，輸出電壓由OV逐漸上升至并穩(wěn)定在500V，再經(jīng)DC-DC升壓電路，輸出電壓由500V逐漸上升并穩(wěn)定在1000V，在脈沖升壓模塊中開(kāi)關(guān)器件動(dòng)作下產(chǎn)生幅值為1000V、頻率250Hz、脈寬10 μ s的脈沖，經(jīng)脈沖變壓器升壓得到幅值為40kV的高壓脈沖；最后直流與脈沖疊加單元⑩將直流產(chǎn)生單元輸出的直流高壓與脈沖產(chǎn)生單元輸出的高壓脈沖疊加后施加給靜電除塵器極板上。
[0022]如圖3所示，直流產(chǎn)生單元③由工頻變壓器升壓模塊和三相橋式不控整流模塊(高壓硅堆整流橋)組成，三相交流電源經(jīng)工頻變壓器升壓以及高壓硅堆整流后再經(jīng)阻容濾波得到40kV的高壓直流，該高壓直流經(jīng)直流與脈沖疊加單元與高壓脈沖疊加后施加給除塵器極板，通過(guò)直流與脈沖疊加電路，可避免高壓直流啟動(dòng)時(shí)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊。本實(shí)施例中，直流產(chǎn)生單元輸出的直流高壓為40kV，也可以通過(guò)在前端增加三相交流調(diào)壓器，使輸出直流電壓值在OV至40kV之間可調(diào)。
[0023]信號(hào)控制單元⑨包括信號(hào)控制與處理模塊、為該模塊提供電能的控制系統(tǒng)供電電源