脉冲等离子电源电路 |
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| 申请号 | CN201710587080.9 | 申请日 | 2017-07-18 | 公开(公告)号 | CN107294420A | 公开(公告)日 | 2017-10-24 |
| 申请人 | 浙江大维高新技术股份有限公司; | 发明人 | 舒贝利; 施小东; 奚永新; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种脉冲等离子电源 电路 ，高频基波电路、交流脉冲功率发生电路和高压耦合 叠加 装置，所述高频基波电路和所述交流脉冲功率发生电路分别连接高压耦合叠加装置；所述高压耦合叠加装置将所述 电压 可调的正极性直流电压和所述高频交流脉冲同时输送给负载并且所述交流脉冲功率发生电路和所述高压耦合叠加装置组成LC谐振回路，所述电压可调的正极性直流电压的大小是高频基波的 频率 来控制，并能根据实际负载的大小来调整交流脉冲的频率。本发明不仅能耗低， 能量 转化效率高：对谐振回路控制脉冲后半周期能量进行回收，降低能耗，提高能量转化效率。脉冲频率高，烟气污染物脱除效率高：根据负载不同，脉冲频率可达20KHZ～50KHZ，提高烟气污染物脱除效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种脉冲等离子电源电路，其特征在于，包括高频基波电路、交流脉冲功率发生电路和高压耦合叠加装置，所述高频基波电路和所述交流脉冲功率发生电路分别连接高压耦合叠加装置； |
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| 说明书全文 | 脉冲等离子电源电路技术领域[0001] 本发明涉及电源电路，尤其涉及了一种脉冲等离子电源电路。 背景技术[0002] 目前，燃煤产生的工业废气中含有大量粉尘、氮氧化物、二氧化硫、烟尘、Hg和CO等污染物，采用传统的“除尘+脱硫+脱硝等”多种方法分步进行的烟气净化方式存在部分设备腐蚀性严重，洗涤后烟气需再热，能耗高，占地面积大，投资和运行费用高，系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高等缺陷。 [0003] 越来越多的企业已经开始使用脉冲等离子电源作为关键核心技术的等离子体烟气脱硫脱硝脱汞除尘一体化多脱装置，利用等离子脉冲电源产生的高电压脉冲加在等离子多脱装置电极上，在反应器电极之间产生强电场，在强电场作用下，部分烟气分子电离，电离出的电子在强电场的加速下获得能量，成为高能电子(5～20eV)，高能电子则可以激活、裂解、电离其他烟气分子，产生OH、O、HO2等多种活性粒子和自由基。在反应器里，烟气中的SO2、NO被活性粒子和自由基氧化为高阶氧化物SO3、NO2，与烟气中的H2O相遇后形成H2SO4和HNO3，在有NH3或其它中和物注入情况下生成(NH4)2SO4/NH4NO3的气溶胶，再由收尘器收集，等离子多脱装置的电场本身同时具有除尘功能，但是，还是存在些许缺点，例如：使用磁压缩开关技术的等离子体综合多脱烟气处理技术主要缺陷有能耗大，能量转换效率低，只有20％～30％；因为使用磁开关技术来压缩高压脉冲宽度，需要在负载上并联一个放电电阻，其中有超过70％的能量消耗在该放电电阻上，发热量大。 发明内容[0004] 本发明针对现有技术中能量转换率低的缺点，提供了一种脉冲等离子电源电路。 [0005] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决： [0006] 一种脉冲等离子电源电路，包括高频基波电路、交流脉冲功率发生电路和高压耦合叠加装置，所述高频基波电路和所述交流脉冲功率发生电路分别连接高压耦合叠加装置； [0007] 所述高频基波电路：主回路配电给所述高频基波电路，主回路配电经过整流滤波后产生第一直流电压，所述第一直流电压经过逆变生成第一交流电压，所述第一交流电压再经高压整流后产生电压可调的正极性直流电压； [0008] 所述交流脉冲功率发生电路：主回路配电给所述交流脉冲功率发生电路，主回路配电经过整流滤波后产生第二直流电压，所述第二直流电压经过逆变生成第二交流电压，所述第二交流电压再经脉冲变压器转换产生高频高压交流脉冲； [0009] 所述高压耦合叠加装置将所述电压可调的正极性直流电压和所述高频交流脉冲同时输送给负载并且所述交流脉冲功率发生电路和所述高压耦合叠加装置组成LC谐振回路，所述电压可调的正极性直流电压的大小由高频基波的频率来控制，并能根据实际负载的大小来调整交流脉冲的频率。在此，负载可以为等离子多脱装置，可以等效为一个电容和一个电阻并联，在此，根据实际负载的大小来调整交流脉冲的频率其实际上是根据负载中的电容值大小来调整交流脉冲的频率。 [0010] 作为一种可实施方式，所述高频基波电路包括第一整流电路、第一逆变电路和高压整流电路,所述第一整流电路、第一逆变电路和高压整流电路依次串接； [0011] 主回路配电给所述第一整流电路，所述第一整流电路对主回路配电进行整流滤波并产生第一直流电压； [0012] 所述第一逆变电路将所述直流电压进行逆变转换产生第一交流电压； [0013] 所述高压整流电路将所述第一交流电压进行高压整流，产生0～80KV可调的正极性直流电压。 [0014] 作为一种可实施方式，交流脉冲功率发生电路包括第二整流电路、第二逆变电路和脉冲变压器，所述第二整流电路、第二逆变电路和脉冲变压器依次串联； [0015] 主回路配电给所述第二整流电路，所述第二整流电路对主回路配电进行整流滤波并产生第二直流电压； [0016] 所述第二逆变电路将所述第二直流电压进行逆变转换产生第二交流电压； [0017] 所述脉冲变压器的初级线圈电连接所述第二逆变电路的输出端，次级线圈连接所述高压耦合叠加装置，所述脉冲变压器给第二交流电压变压，产生频率为20KHZ～50KHZ、电压上升率大于1KV/us的高频交流脉冲。 [0018] 作为一种可实施方式，高压耦合叠加装置包括隔直电容与空心电感，所述隔直电容串联空心电感； [0019] 所述高频基波电路串联所述空心电感，所述空心电感能隔离高频交流脉冲对所述高频基波电路的影响； [0020] 所述交流脉冲功率发生电路串联所述隔直电容，所述交流脉冲功率发生电路和所述隔直电容组成LC谐振回路，回收交流脉冲后半周期的能量。 [0021] 作为一种可实施方式，所述第一整流电路为三相桥式整流电路。 [0022] 作为一种可实施方式，所述第一逆变电路为桥式逆变电路。 [0023] 作为一种可实施方式，所述高频整流电路包括高频变压器和高压整流管，所述高频变压器的初级线圈电性连接所述第一逆变电路的输出端，所述高频变压器的次级线圈串联所述高压整流管并电性连接所述高压叠加耦合装置； [0024] 所述第一逆变电路将产生的第一交流电压输入到所述高频变压器的初级线圈中，此时次级线圈感应出交流高压，感应出的交流高压经过高压整流器整流，形成0～80KV可调的正极性直流电压。 [0025] 作为一种可实施方式，所述第二整流电路为三相桥式整流电路。 [0026] 作为一种可实施方式，所述第二逆变电路为桥式逆变电路。 [0027] 本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果： [0028] 本发明为一种脉冲等离子电源电路，包括高频基波电路、交流脉冲功率发生电路和高压耦合叠加装置，所述高频基波电路和所述交流脉冲功率发生电路分别连接高压耦合叠加装置； [0029] 所述高频基波电路：主回路配电给所述高频基波电路，主回路配电经过整流滤波后产生直流电压，所述直流电压经过逆变生成交流电压，所述交流电压再经高压整流后产生电压可调的正极性直流电压； [0030] 所述交流脉冲功率发生电路：主回路配电给所述交流脉冲功率发生电路，主回路配电经过整流滤波后产生第二直流电压，所述第二直流电压经过逆变生成第二交流电压，所述第二交流电压再经脉冲变压器转换产生高频高压交流脉冲； [0031] 所述高压耦合叠加装置将所述电压可调的正极性直流电压和所述高频交流脉冲同时输送给负载，并且所述交流脉冲功率发生电路和所述高压耦合叠加装置组成LC谐振回路，所述电压可调的正极性直流电压的大小随负载和所述高频交流脉冲进行调整。 [0032] 根据本发明的电路，不仅能耗低，能量转化效率高：依靠谐振回路控制脉冲后半周期能量进行回收，降低能耗，提高能量转化效率。 [0034] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0035] 图1是本发明的整体结构图； [0036] 图2是本发明的第一整流电路结构示意图； [0037] 图3是本发明的第一逆变电路结构示意图； [0038] 图4是本发明的第二整流电路结构示意图； [0039] 图5是本发明的第二逆变电路结构示意图。 [0040] 标号说明：1—高频基波电路、2—交流脉冲功率发生电路、3—高压耦合叠加装置、4—第一整流电路、5—第一逆变电路、6—高压整流电路、7—第二整流电路、8—第二逆变电路、9—脉冲变压器。 具体实施方式[0041] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。 [0042] 实施例1： [0043] 一种脉冲等离子电源电路，如图1所示，包括高频基波电路1、交流脉冲功率发生电路2和高压耦合叠加装置3，所述高频基波电路1和所述交流脉冲功率发生电路2分别连接高压耦合叠加装置3； [0044] 所述高频基波电路1：主回路配电给所述高频基波电路，主回路配电经过整流滤波后产生第一直流电压，所述第一直流电压经过逆变生成第一交流电压，所述第一交流电压再经高压整流后产生电压可调的正极性直流电压； [0045] 所述交流脉冲功率发生电路2：主回路配电给所述交流脉冲功率发生电路，主回路配电经过整流滤波后产生第二直流电压，所述第二直流电压经过逆变生成第二交流电压，所述第二交流电压再经脉冲变压器转换产生高频高压交流脉冲； [0046] 所述高压耦合叠加装置3将所述电压可调的正极性直流电压和所述高频交流脉冲同时输送给负载并且所述交流脉冲功率发生电路和所述高压耦合叠加装置组成LC谐振回路，能回收交流脉冲后半周期的能量，所述电压可调的正极性直流电压的大小由高频基波的频率来控制，并能根据实际负载的大小来调整交流脉冲的频率。 [0047] 更进一步地，所述高频基波电路1包括第一整流电路4、第一逆变电路5和高压整流电路6,所述第一整流电路4、第一逆变电路5和高压整流电路6依次串接； [0048] 主回路配电给所述第一整流电路4，所述第一整流电路4对主回路配电进行整流滤波并产生第一直流电压；所述第一逆变电路5将所述第一直流电压进行逆变转换产生第一交流电压；所述高压整流电路将所述第一交流电压进行高压整流，产生0～80KV可调的正极性直流电压。 [0049] 所述高频整流电路6包括高频变压器Tr1和二极管D7，所述高频变压器Tr1的初级线圈电性连接所述第一逆变电路5的输出端，所述高频变压器Tr1的次级线圈串联所述高压整流管D7并电性连接所述高压叠加耦合装置3； [0050] 所述第一逆变电路5将产生的第一交流电压输入到所述高频变压器Tr1的初级线圈中，此时次级线圈感应出交流电压，交流电压经过高压整流管D7整流，形成0～80KV可调的正极性直流电压。 [0051] 在本实施例中，所述第一整流电路4为三相桥式整流电路，参照图2所示，第一整流电路4包括二极管D1-D6共6个二极管，二极管D1和二极管D4串联，二极管D1的正极连接二极管D4的负极，二极管D1的负极串联电容C1的一端，二极管D4的正极串联电容C1的一端，二极管D2和二极管D5串联，二极管D2的正极连接二极管D5的负极，二极管D2的负极串联电容C1的一端，二极管D5的正极串联电容C1的一端，二极管D3和二极管D6串联，二极管D3的正极连接二极管D6的负极，二极管D3的负极串联电容C1的一端，二极管D6的正极串联电容C1的一端，主回路配电A相电连接在二极管D1和二极管D4的连接导线上，主回路配电B相电连接在二极管D2和二极管D5的连接导线上，主回路配电C相电连接在二极管D3和二极管D6的连接导线上，第一整流电路4对三相电ABC整流，输出第一直流电压。 [0052] 所述第一逆变电路5为桥式逆变电路。参照图3所示，第一逆变电路5中包括了IGBT1-IGBT4共四个绝缘栅双极型晶体管，绝缘栅双极型集体管的G极为栅极输入控制端，C极为集电极，E极为发射极。IGBT1-IGBT4的G极连接控制系统，由控制系统控制IGBT的工作状态。IGBT1与IGBT3串联，IGBT1的E极与IGBT3的C极连接，其连接点与高频变压器6相连；IGBT2与IGBT4串联，IGBT2的E极与IGBT4的C极连接，其连接点与高频变压器6相连。IGBT1、ITBT2的C极并联，与第一整流电路4的正极相连，IGBT3、IGBT4的E极并联，与第一整流电路4的负极相连。工作时，IGBT1与IGBT4为一组同时工作，IGBT2与IGBT3为一组同时工作，两组之间交替工作，构成H桥逆变电路。 [0053] 交流脉冲功率发生电路2包括第二整流电路7、第二逆变电路8和脉冲变压器9，所述第二整流电路7、第二逆变电路8和脉冲变压器9依次串联；主回路配电给所述第二整流电路7，所述第二整流电路7对主回路配电进行整流滤波并产生第二直流电压；所述第二逆变电路8将所述第二直流电压进行逆变转换产生第二交流电压； [0054] 所述脉冲变压器9的初级线圈电连接所述第二逆变电路8的输出端，次级线圈连接所述高压耦合叠加装置，所述脉冲变压器9给第二交流电压变压，产生频率为20KHZ～50KHZ、电压上升率大于1KV/us的高频交流脉冲。 [0055] 高压耦合叠加装置3包括隔直电容C3与空心电感L，所述隔直电容C3串联空心电感L；所述高频基波电路4串联所述空心电感L；所述交流脉冲功率发生电路2串联所述隔直电容C3，所述交流脉冲功率发生电路2和所述隔直电容C3组成LC谐振回路，回收交流脉冲后半周期的能量。 [0056] 所述第二整流电路7为三相桥式整流电路。参照图4所示，所述第二整流电路7为三相桥式整流电路，参照图所示，第二整流电路7包括二极管D8-D12共6个二极管，二极管D8和二极管D11串联，二极管D8的正极连接二极管D11的负极，二极管D8的负极串联电容C2的一端，二极管D11的正极串联电容C2的一端，二极管D9和二极管D12串联，二极管D9的正极连接二极管D12的负极，二极管D9的负极串联电容C2的一端，二极管D12的正极串联电容C2的一端，二极管D10和二极管D13串联，二极管D10的正极连接二极管D13的负极，二极管D10的负极串联电容C2的一端，二极管D13的正极串联电容C2的一端，主回路配电A相电连接在二极管D8和二极管D11的连接导线上，主回路配电B相电连接在二极管D9和二极管D12的连接导线上，主回路配电C相电连接在二极管D10和二极管D13的连接导线上，第二整流电路7对三相电ABC整流，输出直流电压。 [0057] 所述第二逆变电路为桥式逆变电路，参照图5所示。参照图3所示，第二逆变电路5中包括了IGBT5-IGBT8共四个绝缘栅双极型晶体管，绝缘栅双极型集体管的G极为栅极输入控制端，C极为集电极，E极为发射极。IGBT5-IGBT8的G极连接控制系统，由控制系统控制IGBT的工作状态。IGBT5与IGBT7串联，IGBT5的E极与IGBT7的C极连接，其连接点与脉冲变压器相连；IGBT6与IGBT8串联，IGBT6的E极与IGBT8的C极连接，其连接点与脉冲变压器相连。IGBT5、ITBT6的C极并联，与第二整流电路7的正极相连，IGBT3、IGBT4的E极并联，与第二整流电路7的负极相连。工作时，IGBT5与IGBT8为一组同时工作，IGBT6与IGBT7为一组同时工作，两组之间交替工作，构成H桥逆变电路。 |
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