高壓靜電除塵用電源調(diào)壓特性分析

3.2 fs對(duì)諧振電流峰值的影響1

當(dāng)fs≥fcn時(shí)，U0＝Uin諧振過程只存在正向諧振電流，故依據(jù)電流守恒，即ir經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換整流后的平均值即為輸出電流，可得到諧振電流峰值ir,p為：

因U0＝Uin時(shí)電路已不存在反向諧振電流，此時(shí)增大fs，ir,p減小，在一定負(fù)載條件下，因開關(guān)頻率的最大值fs,max＝fr，故正向諧振電流峰值的最小值min ir,p為

3.3 fs對(duì)諧振電流峰值的影響2

當(dāng)fs＜fcn、U0＜Uin時(shí)，由U0＝8UmCrfsR0/n2可知，U0∝fs，電路具有線性調(diào)壓特性。此時(shí)睹振電流峰值：

3.4 負(fù)載對(duì)調(diào)壓特性的影響

一般靜電除塵器等效電阻的變化范圍很大，故輕載下采用調(diào)頻控制方式時(shí)，臨界調(diào)壓頻率將非常低，基本上不具有凋壓的特性。

4 原有控制方式的改進(jìn)方案

通過以上分析可得，傳統(tǒng)的串聯(lián)諧振電流斷續(xù)工作模式的控制方法存在調(diào)壓的I臨界頻率低、輕載調(diào)壓特性差的缺點(diǎn)，下面將討論一些改進(jìn)的方法。

4.1 減小Cr以提高線性調(diào)壓的臨界頻率

由線性凋壓臨界頻率公式fcn＝n2/(8CrR0)可知，減小Cr可以提高線性調(diào)壓fcn。但受高壓變壓器寄生電容、漏感及fs。的限制，Cr允許變化的范圍很小，且與靜電除塵器等效電阻的變化相比更是微乎其微，故通過減小Cr來改善串聯(lián)諧振電流斷續(xù)模式下的調(diào)壓特性作用很小。

4.2 脈沖寬度控制

傳統(tǒng)的串聯(lián)睹振電流斷續(xù)工作模式下，功率器件驅(qū)動(dòng)的關(guān)斷時(shí)刻在諧振電流反向續(xù)流諧振過程中，這樣可以實(shí)現(xiàn)功率器件的零電流零電壓關(guān)斷，但這也帶來一個(gè)問題，就是正向諧振處于不控狀態(tài)，調(diào)壓特性變差。故可通過改變功率器件驅(qū)動(dòng)的關(guān)斷時(shí)刻處于正向諧振過程中，從而通過改變脈沖寬度來調(diào)節(jié)輸出電壓。此方法的缺點(diǎn)是關(guān)斷電流較大，開關(guān)管的關(guān)斷損耗大。

4.3 調(diào)節(jié)直流母線電壓

靜電除塵器穩(wěn)態(tài)時(shí)需要工作在接近閃絡(luò)電壓處的某一工作點(diǎn)上，但實(shí)際中受各種因素的影響，閃絡(luò)電壓會(huì)發(fā)生變化，故電路需要?jiǎng)討B(tài)的調(diào)整Uout到某一新的工作點(diǎn)上。為了保持串聯(lián)諧振電流斷續(xù)工作模式下具有控制簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)軟開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，可采用調(diào)節(jié)Uin來調(diào)節(jié)Uout的控制方式，此時(shí)高頻逆變橋始終工作在其允許的最大頻率處，由前述3.2節(jié)分析可知，此時(shí)諧振電流的峰值最小。因網(wǎng)絡(luò)電壓的變化是一個(gè)相對(duì)緩慢的過程，故采用傳統(tǒng)的三相可控硅相控整流電路就可實(shí)現(xiàn)Uin的改變，達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)整高壓輸出電壓的目的。

5 仿真研究及分析

本文通過仿真對(duì)調(diào)頻、改變脈沖寬度以及調(diào)節(jié)Uin3種調(diào)節(jié)Uout的調(diào)壓方式進(jìn)行了對(duì)比研究，圖7分別給出了頻率、占空比、Uin與Uout的關(guān)系曲線，從圖中可知頻率和占空比與輸出電壓是非線性關(guān)系。

圖8 不同控制方式下ir,p及諧振電流有效值的對(duì)比曲線

6 實(shí)驗(yàn)研究

一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)已經(jīng)構(gòu)建完成并用于實(shí)驗(yàn)研究，系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)如下：Lr＝6μH；Cr＝9μF；變壓器變比n＝120；輸出負(fù)載R0＝47.8 kQ。
下面給出了采用調(diào)節(jié)Uin、Uout的控制方式下所得到的實(shí)驗(yàn)波形，圖9為直流母線電壓Uin和Uout的關(guān)系，圖10為Uin＝290 V時(shí)的諧振電流和驅(qū)動(dòng)波形，圖中諧振電流正向諧振結(jié)束后的反向諧振過程是因高頻高壓變壓器的寄生電容所產(chǎn)生的，實(shí)驗(yàn)中利用這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了功率器件的零電壓零電流關(guān)斷。

圖9 實(shí)驗(yàn)測(cè)量Uin與Uout的關(guān)系曲線

圖10 驅(qū)動(dòng)電壓及諧振電流波形

7 結(jié) 語

本文分析了高壓靜電除塵電源在串聯(lián)諧振電流斷續(xù)工作模式下的調(diào)壓特性，指出了在采用調(diào)頻控制方式下，當(dāng)fs＞fcri時(shí)電路將不具有調(diào)壓特性。進(jìn)而比較了調(diào)頻控制、調(diào)節(jié)占空比控制和調(diào)節(jié)輸入電壓控制3種控制方式下電路的調(diào)壓特性，得出了采用調(diào)節(jié)Uin的方式能夠?qū)崿F(xiàn)線性的調(diào)壓特性，且諧振電流的峰值及諧振電流有效值小的結(jié)論，適合應(yīng)用于高頻大功率靜電除塵電源。