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現(xiàn)階段，我國燃煤電廠除塵設(shè)備中95%以上采用電除塵器，而電除塵器中普遍采用工頻電源，但工頻電源的火花控制特性差，花火能量大，電場恢復(fù)慢，導(dǎo)致無效除塵時間長，造成電源除塵效率低，并且同一煙道中必須采用至少四級電場（四套電源）依次除塵，才能滿足我國煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。高頻電源的成功開發(fā)應(yīng)用能很好的解決工頻電源的不足，其除塵效率高，電源體積小，電能利用率高，它突出的優(yōu)點逐漸被業(yè)內(nèi)所肯定。但目前國內(nèi)所研制的電除塵用高頻高壓電源還停留在中小功率階段，其輸出電流普遍偏低，導(dǎo)致電場內(nèi)的粉塵荷電能力仍然偏低，除塵效率不能得到很大的提高。

本文所研究的靜電除塵用高頻高壓電源克服了這些缺點，輸出電壓可達(dá)80 kV，輸出電流達(dá)到了1 200mA，能滿足我國在2011年7月頒布的GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的燃煤電廠煙塵排放濃度限制降低到30 mg/m3的嚴(yán)格要求。

1 高頻高壓電源主電路設(shè)計

圖1為靜電除塵用高頻高壓電源的主電路結(jié)構(gòu)框圖。主電路主要由交流電抗器、三相整流橋、濾波電容、IGBT全橋逆變電路、高頻升壓變壓器、高壓整流硅堆組成。

其中交流電抗器可以有效抑制開機（合閘）瞬間所產(chǎn)生的浪涌電流和di/dt，同時用來平滑電源電壓中包含的尖峰脈沖和平滑橋式整流電路換相時產(chǎn)生的電壓缺陷;整流橋采用三相不可控整流模塊;濾波電容C1用來降低交流脈動波紋系數(shù)，使輸出的直流更加平滑，同時吸收電子電路工作過程中產(chǎn)生的電流波動和經(jīng)由交流電源傳入的干擾;本系統(tǒng)要求逆變器輸出頻率為20 kHz，容量為100 kVA，所以逆變器的功率開關(guān)管采用IGBT（絕緣柵雙極晶體管），它集成了MOSFET的快速性和GTR的大容量的優(yōu)點，滿足本系統(tǒng)的要求;高頻升壓變壓器為鎮(zhèn)江天力變壓器有限公司生產(chǎn)的DHR13系列，其額定輸出電壓達(dá)80 kV，額定輸出電流達(dá)1 200 mA，經(jīng)過高壓硅堆為負(fù)載提供直流電。

2 高頻高壓電源控制電路設(shè)計

控制系統(tǒng)采用DSP（TMS320F2812）統(tǒng)一管理，主要包括各保護(hù)電路和采樣電路控制，逆變控制系統(tǒng)及驅(qū)動，其中逆變控制系統(tǒng)嵌入到DSP的中心控制系統(tǒng)。

除塵器的輸出電壓、輸出電流和變壓器一次側(cè)電流的檢測信號經(jīng)過隔離采樣后作為DSP的控制系統(tǒng)的輸入信號，用以檢測和控制電源系統(tǒng);三相進(jìn)線電流、直流母線電壓、逆變器輸出電流、變壓器油溫和IGBT溫度檢測信號作為保護(hù)信號;此外，DSP中心控制系統(tǒng)完成IGBT驅(qū)動信號的生成，系統(tǒng)的通信等功能。圖2給出了DSP的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

3 采樣電路設(shè)計

在采樣電路中，為了避免各種干擾信號隨著被測量信號進(jìn)入DSP控制系統(tǒng)，造成控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定以及采樣精度的降低，同時也為了DSP控制系統(tǒng)和主電路系統(tǒng)之間實現(xiàn)很好的隔離，本系統(tǒng)采用美國HP公司推出的高精度線性光耦HCNR201，來進(jìn)行光電隔離，它具有成本低，線性度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。其典型電路如圖3所示。

光耦輸出電壓和輸入電壓之間關(guān)系計算公式為：

IPD1=VIN/R1

K=IPD2/IPD1

VOUT=IPD2*R2

VOUT/VIN=K*（R2/R1） （1）

式中K的為光耦合器變換增益，其典型值為1，這里取R1=R2，可得到VOUT=VIN

3.1 電流采樣電路設(shè)計

三相進(jìn)線電流采樣電路和逆變電流采樣電路基本一致，這里以三相進(jìn)線電流采樣電路為例進(jìn)行介紹，其電路原理圖如圖4所示。

電流霍爾傳感器采用茶花公司生產(chǎn)的CSM300LTA，其轉(zhuǎn)換率為1：2000，本系統(tǒng)額定工作時，三相進(jìn)線端線電流約為177 A，電流霍爾傳感器輸出約為88.5 mA的電流，取電阻R12=30 Ω，使其采集到的電流經(jīng)過電阻R12，轉(zhuǎn)換為約為2.7 V的電壓信號，經(jīng)過絕對值電路，轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，用線性光耦HCNR201進(jìn)行隔離，送到DSP中進(jìn)行處理。本電路線性光耦兩端電壓相等，即采樣輸出電壓值Iph_out約為2.7 V，

且隨霍爾傳感器采集值的變化而線性變化。