用于电除尘的大功率脉冲发生器的研究

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静电除尘是一种有效脱除工业废气中固体尘粒的技术方法,针对我国日益严峻的大气污染形势且国内燃煤电厂、水泥、冶金等行业使用的除尘设备以电除尘器为主的这一现状,高压电源与电控设备作为电除尘的重要组成部分,在实现烟尘超低排放中显得尤为重要。理论和实践表明:电除尘器采用脉冲供电可以突破直流闪络电压的限制和提高峰值电场强度,能更好的抑制恶劣工况下的反电晕和火花放电现象,减少二次扬尘,大幅提高收尘效率。此外,脉冲电源系统组成和控制方式灵活,便于对传统的电源进行改造,是现阶段电除尘器末级电场的理想供电电源。在此背景下,本文对变压器升压式脉冲发生电路进行研究,并设计了15kV直流叠加23kV脉冲的电源样机进行实验论证。
  本文首先介绍了中频基础直流叠加百微秒级高压脉冲的主电路拓扑,详细分析其工作原理和数学模型;针对闪络状态的电路过程进行了理论推导和仿真分析,对IGBT器件的闪络过电流问题进行研究,完成主电路元器件参数的设计与选型。然后,通过分析脉冲变压器寄生参数对脉冲输出波形的影响,阐述了单极性脉冲变压器绕组结构与偏磁电路的设计方法,并在脉冲电源样机试验中验证了设计的正确性。基于脉冲电源的运行过程,提出一种基于DSP和CPLD协同控制的控制系统技术方案,对DSP最小系统、外围扩展电路,以及IGBT的过流检测、脉冲峰值采样、过零检测等硬件电路进行了设计。最后,设计了脉冲电源控制器的DSP程序构架和基于Labview的上位机测试系统,完成电源样机的结构设计和整机调试运行。
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