[发明专利]用于静电除尘器的电源

说明书

技术领域

本发明涉及例如用于诸如静电除尘器等高压DC应用的电源。具体地，本发明涉及一种变流器，其包括用于将交流(AC)输入电流转换为高频交流(AC)电流的单元、以及至少一个用于调节高频交流(AC)电流以满足负载需要的变压器，其中在所述单元和所述变压器之间设置谐振回路(resonant tank)。

背景技术

在很多环境中，特别在废气清理环境中，静电除尘器(ESP)非常适合的尘集器。它们的设计坚固并且非常可靠。而且，它们的效率最高。99.9％以上的分离度是常见的。与织物过滤器相比较，由于它们的操作成本低，并且因功能紊乱而造成的损坏风险和故障相当小，因此在很多情况下他们是理所当然的选择。在静电除尘器中，被污染的气体在连接到高压整流器的电极之间传导。通常，这是一种高压变压器，其在原边侧具有晶闸管控制器而在副边侧具有整流桥。

这种装置连接到普通的AC干线，因此被供以50或60Hz频率的电。

功率控制通过改变晶闸管的触发角来实现。触发角越小，即，导通周期越长，则提供给除尘器的电流越多，并且除尘器的电极之间的电压越高。

用于这些ESP的现代电源就是所谓的串联负载谐振变流器(SLR)，其在保持开关损耗最小的同时允许大功率(典型在10-200kW的范围之内)和高电压(50-150kV DC)。R&D的焦点是更高的输出功率。

过去的拓扑结构例如是图1中给出的串联负载谐振变流器，SLR。具有能被开关4单独切换的三相1-3的三相干线由例如包括二极管5的六脉波整流器6进行整流。然而，该整流器也可以是有源开关整流器。整流后的电压由DC链路6中的DC链路电容器13平滑。DC链路电压提供给晶体管桥8(H-桥)，该晶体管桥8包括四个晶体管14、14′、15、15′。所述桥8的输出(高频AC电压)通过谐振回路9连接到变压器10的原边。谐振回路9包括串联的电感器16和电容器17以及原边绕组18，这些元件基本上限定了该谐振回路的谐振频率，相应地，其只能在该谐振频率左右合理地工作。变压器10包括原边绕组18和副边绕组19，并且该变压器10调整给负载12(ESP，50-150kV)的输入电压(干线)。变压器10的副边交流电压由高压整流器11整流并提供给负载12。输出电压通常是负的。

可以通过改变桥8的频率或者通过改变电压源(桥的输出)的占空比来控制该拓扑结构中流动的功率。谐振回路的谐振频率附近的开关频率在正常操作范围内。

谐振电力变流器包括谐振L-C网络，其电压和电流波形在每个开关周期的一个或多个子区间中按照正弦变化。这些正弦变化的幅度大，小纹波近似并不适用。谐振变流器的主要优点在于减小了开关损耗(零电流开关、零电压开关)。可以使半导体器件的导通或关断转换出现在谐振回路电压或电流波形的过零点处，从而减小或消除一些开关损耗机构。因此，与脉宽调制变流器相比，该谐振变流器可以在更高的开关频率下工作。零电压开关还能减少变流器产生的电磁脉冲，而零电流开关可被用于使可控硅整流器换向。在专门应用中，谐振网络可能是不可避免的，在高压变流器中，存在大的变压器漏磁和电感，并且绕组电容导致产生谐振网络。

然而，串联或并联谐振回路也存在不利之处。例如，性能可以在一个操作点上最优化，但不能在宽范围的输入电压和负载功率变化的情况下最优化。此外，即使当未连接负载时，大电流也可能在谐振回路元件中流通，导致在轻负载下的低效率。准正弦波形显示出比等效方波更高的峰值。这些因素导致导通损耗增加，其可能抵消掉开关损耗的减少。谐振变流器通常由开关频率的变化控制。在一些方案中，开关频率的范围可能非常大。

为了增大功率处理能力并建立可扩展设计，采用了模块化。模块化时的基本问题是控制负载分配，即，确保不同模块承担相等或精确限定的负载份额。

发明内容

因此，本发明的目的之一是提供一种改进的高压AC-DC或AC-AC变流器，其分别将交流电流转换成高压直流电流或高压交流电流，以提供给负载。具体地，该改进涉及一种变流器，其包括将交流输入电流转换成高频交流电流的单元，并且其还包括至少一个用于调节高频交流电流以满足负载需求的变压器，其中在所述单元和所述变压器之间设置了谐振回路。

在系统模块化时，在电路之间保持相等的负载分配可以通过以下实现，即提供一个以上，至少两个被连接到同一变压器的用于将交流(AC)输入电流转换成高频交流(AC)电流的单元。这些单元就是所谓的原边电路，通常包括输入整流器、DC链路滤波器和晶体管桥。

谐振回路可以是串联负载谐振回路或并联谐振回路，但优选是串联负载谐振回路。