除尘器用高频多重高压脉冲电源

电除尘器已经有100多年的发展历史，因其具有除尘效率高、适应范围广、运行费用低、安全可靠、使用方便且无二次污染等独特优点，为工业除尘设备的首选产品。面对越来越严格的排放标准，很多在役电除尘器达不到要求，不得不进行二次技术改造；新建待建的电除尘项目也面临挑战。虽然加长、加高电除尘器本体可以相应提高除尘效率，但是设备投入与除尘效率提高的性价比低，常规改进方法是难以满足新的环保标准。新型高压电源成为了提高电除尘效率的有效出路，三相工频高压电源、高频高压电源和脉冲叠加直流高压电源的推广应用，为提高电除尘器效率提供了新的可能和新的选择。

电除尘器用高频多重高压脉冲电源（简称高频脉冲电源），是一种即能提供直流（DC）供电，又能提供直流叠加脉冲（DC+PULSE）供电的电除尘器供电电源。

高频脉冲电源其电压叠加可组合输出多种二次电压供电波形。电场有效电晕电压叠加脉冲电压（DC+PULSE）的多重控制，使二次电压有效值、峰值、频率均可调。控制方式灵活，适应各种工况电除尘器。

电除尘器采用高频电源供电，是相同幅值直流电压连续不断的向除尘器充电加压，使板线间始终维持在击穿电压点附近。当粉尘比电阻超过1011·cm后，就会在气体电离—粉尘荷电—移动—捕集—脱尘的过程中出现问题。当高比电阻粉尘累积在阳极板上后，由于连续加压，使带电粉尘对阳极板的中和速度被更快的再充电，导致阳极板尘层加厚，表面电位提高，造成对放电极的电位差相对减少，放电极电晕放电减弱，引起反电晕现象发生，除尘效率大幅下降。

除尘器采用高频脉冲电源：脉冲供电（DC+PULSE）其形式是在有效电晕电压，连续不断地向除尘器充电加压的同时，叠加脉冲电压。这种荷电方式，不仅提高了瞬间的荷电电压，又降低了平均荷电电压，即使是高比电阻粉尘，粉尘层中的电位也很容易在阳极板上得到中和，阳极板表面电位降低，不会产生与放电极相对电位的提高，抑制了反电晕现象的发生。脉冲波瞬间高电压更易使粉尘荷电，所以除尘效率大大提高。

高频脉冲电源集多种供电模式为一身，可实现直流供电、间歇供电、直流叠加脉冲供电。在有效直流电晕电压基础上叠加脉冲电压，实现阶跃脉冲供电，具有脉冲前沿时间快速的特点。在快速脉冲前沿时间内，产生瞬间高强电场，粒子在脉冲放电电晕场中的电子荷电机理是以电子的电场荷电和动能扩散荷电为主。为了使粒子快速荷电，采用快速脉冲前沿的脉冲是有效的。自由电子荷电的粉尘荷电量，比离子荷电的粉尘荷电量，要高出50%以上。高压脉冲可提升电场的峰值电压，既提高了瞬间电场强度，又激发出了大量的自由电子。有效的直流电晕电压维持电场的电晕电压，即保证了荷电粉尘的驱进速度，又降低了阳极板粉尘层的表面电位，最大程度地遏制了反电晕现象的发生，大大提升了电除尘器对高比电阻粉尘、高浓度粉尘等复杂工况的适应能力。在满足粉尘排放标准的前提下，可通过阶跃脉冲供电波形的调整，实现节能控制。

电除尘器用高频多重高压脉冲电源特点：

（1）绿色电源：三相供电、电网平衡、无谐波干扰、功率因数高、电源转换效率高。

（2）多电压叠加技术：多组IGBT全桥逆变功率单元组合，实现2+1、3+1、4+1等高频脉冲电源的功率叠加和电压叠加。多电压叠加可组合任意电压波形形状，输出多种DC电压波形和DC+PULSE电压波形，实现对电除尘器的纯直流供电、间歇供电和脉冲供电。电压峰值、有效值均可调，电场控制方式灵活。

（3）高频率窄脉冲：输出频率范围2kHz-40kHz，电除尘器是容性负载，供电频率越高电场容抗越小，电源向电除尘器注入的能量就越大。脉冲宽度8uS，更有利于瞬间高强电场的产生和微细粉尘的凝聚。

（4）智能控制：当DC+PULSE二次电压波形设定完成后，设备通过调整频率自动跟踪电场击穿电压的临界点。电场不易闪络，实现最佳功率输出。

（5）闭环节能控制：根据除尘器排放浓度与电除尘器电源耗电量之间的闭环控制，实现节能减排。系统由上位机联网实现优化控制。

（6）降压振打控制：具备反电晕检测功能，当反电晕发生时输出联动信号，及时降压、振打清灰。

（7）微细粉尘的捕集：微细粉尘的排放量是影响电除尘器粉尘排放浓度的关键指标。高频窄脉冲供电产生的瞬间高强电场电晕，大大提高了对PM2.5及以下颗粒物的捕集。

（8）高比电阻粉尘的捕集：当采用DC+PULSE供电时，最大程度地遏制了反电晕现象的发生，大大提高了对高比电阻粉尘的捕集效果。

（9）脱硫脱硝：高频窄脉冲供电产生的瞬间高强电场电晕，更有利于臭氧浓度的提高，提升脱硫、脱硝的效率。

（10）节能减排：高频脉冲电源和常规单相工频电源比较，提高电除尘器除尘效率+50%，电费下降-30%。

（11）整机结构与防护：高低压一体化组装，户外布置，节约了控制室土建面积。IGBT等功率器件散热采用箱式隔离风道，使功率器件、控制单元板与外界环境隔离。散热系统采用调速风机智能控制，提高高频脉冲电源在户外高温环境下的适应性。控制单元板采用三防工艺处理，提高绝缘及防腐能力。不锈钢壳体，防护等级IP54。

（12）保护功能：火花闪络、电场开路、电场短路、过载、欠压、IGBT温度、变压器油温、油位、设备故障及通讯故障等。

电源电路工作原理

1、电路组成

高频脉冲电源由主回路部分、控制回路部分和高频整流变压器组成。

主回路部分：由接触器、三相桥式整流、LC滤波电路、多组IGBT全桥逆变电路、高频高压整流变压器、冷却系统等组成。

控制回路部分：主要由DSP-CPLD控制电路、数字锁相同步电路、IGBT驱动电路、信号采集电路、继电器电路、通讯接口、低压接口电路等组成。

2、工作原理

高频脉冲电源的工作原理是将三相380V、50Hz低压交流电，经三相桥式整流、LC滤波输出520V直流母线电压，直流母线电压经多组IGBT全桥逆变为高频脉冲电压，对应各自高频变压器升压，由高压硅堆整流叠加输出40KHz直流高压，为电除尘器提供高频脉冲电源。控制器根据ESP负载的二次电压、电流反馈信号进行自动跟踪控制。