专利名称：电除尘用大功率高频高压整流变压器的制作方法
技术领域：
本发明是一种电除尘器(ESP)用高频高压直流开关电源中的核心部件。主要作用 是将IGBT等逆变装置产生20KHZ-50KHZ及以上的高频脉冲，升压整流成直流高压电源后， 供给电除尘器电场，使电场产生高压电晕放电，静电收尘。本发明具有功率大、效率高、体积 小的特点。功率可以完全满足300MW-1000MW及以上大型燃煤发电机组电除尘的供电需求， 且能使电除尘器达到节能、减排和降耗的效果。
背景技术：
目前我国的能源结构中，以燃煤火力发电为主，且在今后很长一段时间内这状况 将很难改变。燃煤火力发电主要靠电除尘提供排放烟气的净化处理，在已投入运行或新在 建设的电除尘供电电源中，仍然主要用工频50HZ品闸管(可控硅)调压控制为主。工频正 弦波交流电经过晶间管调压，波形发生畸变，并含有大量谐波，调压后的交流电通过特殊的 工频整流变压器升压整流后，送给电除尘电场供电。工频晶间管调压电除尘供电电源具有 体积大、功率因数低、能耗高的特点，且工频晶闸管调压电源整流升压后，产生100HZ的直 流脉动波形，也已经不能满足电除尘器的除尘效率、粉尘排放浓度对电除尘电源供电装置 的要求。随着开关电源技术的发展，电除尘电源供电装置必然也将向开关电源技术过度。 开关电源具有工作频率高、体积小、直流波形好、高效节能的特点，完全满足国家节能减排 的政策要求，实现低碳经济，可持续发展。小功率开关电源的应用已经非常成熟，但是电 除尘电源供电装置有其特殊性。功率大，300MW火力发电机组的电除尘单个电场的功率为 123Kff,600MW为205KW，一般的开关电源很难满足要求。电压高，电除尘电电场要求的工作 电源电压为直流72KV-100KV。负载工况恶劣，户外工作且电除尘电场高压空气瞬间出穿，火 花放电是长态。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种电除尘用大功率高频高压整流变压
ο为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案电除尘用大功率高频高压整流变压器，IGBT逆变电路产生高频交流脉冲，通过变 压器低压端子接入高频变压器，高频交流脉冲电流流过高频谐振电容与高频变压器初级， 高频变压器次级高压绕组产生高频交流高压，最后经整流滤波部分，由高压输出端输出直 流高压电，供给电除尘电场使用。上述高频电容与高频变压器初级采用串联方式。上述高频变压器由两个以上功率单元变压器组成，功率单元变压器低压包线圈绕 组并联成高频变压器初级交流输入部分，功率单元变压器高压包线圈绕组串联成高频变压 器次级升压部分。
上述整流滤波部分采用了由四高压电容和四个高压硅堆组成的全波四倍压整流 桥方式。本发明电除尘用大功率高频高压整流变压器，最大特点为大功率，高电压。最大功 率可达250KW、二次直流高压达100KV，完全满足所有大型火力发电机组电除尘器对电场高 压电源的电压功率要求，本发明具备如下特点1、高频交流升压变压器部分，为功率单元变压器结构，由若干个功率单元变压器 组成一个大功率高频升压变压。使制作大功率高频升压变压器变成制作小功率单元，降低 了大功率高频升压变压器对变压器铁芯及整个变压器制造工艺的要求。不同规格的高频变 压器，通过减少或增加功率单元的数量，实现模块化组装生产。当功率达到250KW时，只需 要5只高频变压器功率单元即可满足。2、功率单元变压器组合连接方式为初级绕组采用并联连接线方式，使高频变压 器的初级绕组导电截面积大为减少，减小了高频变压器初级绕组的体积；变压器次级绕组 采用串联连接线方式，使各个功率单元的变比降低，减少了高压包的匝数，也减小了高频变 压器次级绕组的体积。3、高压整流滤波部分采用全波四倍压整流桥方式，高频变压器交流高压只需要达 到25KV即可以输出100KV高压直流电，高频变压器总变比减少4倍，使各个功率单元变压 器的变比进一步减少，减小了的功率单元的体积，降低了制造难度及工艺要求。4、高频变压器初级绕组集成了谐振电容，谐振电容与低压绕组采用串联，方式，与 高频变压器构成负载串联谐振，可以使IGBT逆变回路实现软关断。5、高频变压器集成了二次电流信号、二次电压信号、温度信号、及压力信号，方便 了控制系统对高频变压器的信号的采集及对高频变压运行情况的实时监控。6、每个功率单元高频变压器铁芯，采用铁氧体EE形铁芯，铁氧体具有极好的高频 特性，且铁氧体EE形铁芯可拆分，降低了高频变压器的高低压绕组绕制工艺难度。7、每个功率单元高频变压器线圈由一个低压绕组与四个高压绕组串联组成，充分 利用了铁氧体EE形铁芯的窗口。
图1为本发明电除尘电源供电装置开关电源；图2为本发明电除尘用大功率高频高压整流变压器；图3为高频变压器铁芯；图4为功率单元高频变压器主视图；图5为功率单元高频变压器俯视图；图6为功率单元高频变压器结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明如图1所示，电除尘电源供电装置开关电源，首先输入的三相工频交流电源经过 三相全桥整流滤波后变成低压直流电，再经过全桥IGBT等逆变电路装置逆变控制，产生高 频交流脉冲，高频高压整流变压器最后将低压高频交流脉冲升压整流后，供电给电除尘器电场使用。本发明电除尘用大功率高频高压整流变压器，为图1第3部分高频变压器，是电除 尘电源供电装置开关电源的核心部件。如图2所示，本发明电除尘用大功率高频高压整流变压器实现原理首先IGBT逆 变电路产生高频交流脉冲，通过XT1、XT2低压端子接入高频变压器，高频交流脉冲电流流 过Cl、通过由变压器Tl、T2、Tn并联组成的变压器初级低压包绕组，变压器Tl、T2、Tn串联 的次级高压绕组产生高频交流高压电，最后由高压电容C21、高压硅堆D21、高压电容C22、 高压硅堆D22、高压电容C23、高压硅堆D23、高压电容C24、高压硅堆D24组成的全波四倍压 整流桥后，再由U2高压输出端输出直流高压电，供给电除尘电场使用。如图2所示，Tl、T2、Tn即为各个功率单元变压器，高频变压器由Tl、T2、Tn功率 单元变压器组成，Tl、T2、Tn功率单元变压器低压包线圈绕组并联成高频变压器初级交流输 入部分，T1、Τ2、Tn功率单元变压器高压包线圈绕组串联成高频变压器次级升压部分。如图2所示整流滤波部分由高压电容C21、高压硅堆D21、高压电容C22、高压硅 堆D22、高压电容C23、高压硅堆D23、高压电容C24、高压硅堆D24组成。高压电容C21、高 压硅堆D21、高压电容C22、高压硅堆D22构成正半波二倍压，高压电容C23、高压硅堆D23、 高压电容C24、高压硅堆D24构成负半波二倍压。两者串联组成的全波四倍压整流桥，U2 = VC22+VC24 = 2Vm+2Vm = 4Vm。如图2所示电容Cl串联接入高频变压器初级绕组一端，Cl与高频变压器构成负 载串联谐振，用于实现IGBT逆变回路实现软关断。如图3 5所示，每个功率单元高频变压器铁芯，采用铁氧体EE形铁芯，铁氧体具 有极好的高频特性，且铁氧体EE形铁芯可拆分，降低了高频变压器的高低压绕组绕制工艺 难度。如图6所示，每个功率单元高频变压器线圈由一个低压绕组与四个高压绕组串联 组成，充分利用了铁氧体EE形铁芯的窗口。
权利要求
电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于IGBT逆变电路产生高频交流脉冲通过变压器低压端子接入高频变压器，高频交流脉冲电流流过高频谐振电容与高频变压器初级，高频变压器次级高压绕组产生高频交流高压，最后经整流滤波部分，由高压输出端输出直流高压电。
2.根据权利要求1所述电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于其中高频 电容与高频变压器初级采用串联方式。
3.据权利要求1所述电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于高频变压器 由两个以上功率单元变压器组成，功率单元变压器低压包线圈绕组并联成高频变压器初级 交流输入部分，功率单元变压器高压包线圈绕组串联成高频变压器次级升压部分。
4.根据权利要求1所述电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于整流滤波 部分采用了由四高压电容和四个高压硅堆组成的全波四倍压整流桥方式。
全文摘要
本发明涉及电除尘用大功率高频高压整流变压器，其特征在于IGBT逆变电路产生高频交流脉冲通过变压器低压端子接入高频变压器，高频交流脉冲电流流过高频谐振电容与高频变压器初级，高频变压器次级高压绕组产生高频交流高压，最后经整流滤波部分，由高压输出端输出直流高压电。本发明电除尘用大功率高频高压整流变压器，最大特点为大功率，高电压；最大功率可达250KW、二次直流高压达100KV，完全满足所有大型火力发电机组电除尘器对电场高压电源的电压功率要求。
文档编号H02M7/12GK101882878SQ20101010686
公开日2010年11月10日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者施小车, 王洁, 祝建军 申请人:金华大维电子科技有限公司