串联谐振软开关高频高压除尘电源研究

论文摘要

随着环保问题的日益突出和节能减排战略的深入实施,治理粉尘对大气污染的问题已是刻不容缓。传统的电除尘设备中电源部分由于除尘效率低,动态响应太慢,功率因数较低等缺点已不足以满足现阶段的除尘环保要求。高性能的高频除尘电源取代传统的工频电源成为未来除尘领域中主要的电源设备已是一种趋势。本文首先确定采用串联谐振软开关电路作为除尘电源的拓扑结构,通过详细的理论分析推导出电路中各关键量的数学表达式,指出了该电路具有恒流源特性,抗负载短路能力强等特点。根据实际应用情况,分析了串并联谐振电路,并也推导出相应变量的数学表达式,为以后具体的控制和设计提供了理论依据。高频变压器是除尘电源的重要组成部分之一,本文给出了高频变压器设计的主要步骤,并对变压器的分布参数进行研究,指出了它对电源性能的具体影响。最后,提出了一种可以抑制分布电容影响的方法。由于除尘过程中负载具有不断变化的特点,除尘电源的控制至关重要。针对不同工况,本文分析了按火花率控制、按最高平均电压控制、按火花强度的二折线控制三种常用的控制方式。针对高比阻负载时易发生的反电晕现象,提出了间歇控制的方式。并对每一种控制方式进行了仿真模拟,指出了每一种控制方式的特点。最后,基于所做的理论分析和仿真模拟,对高频除尘电源的各个部分进行了设计,搭建了一台样机,进行了实验研究。实验结果表明,高频除尘电源稳态除尘工作性能良好,实验结果和理论仿真分析相一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 高压静电除尘的工作原理
• 1.3 静电除尘电源的发展
• 1.4 本课题的主要工作
• 2 除尘电源工作拓扑分析
• 2.1 除尘电源主电路工作模式的选取
• 2.2 串联谐振拓扑分析
• 2.3 串并联谐振电路拓扑分析
• 2.4 串并联谐振充电特性分析
• 2.5 本章小结
• 3 高压高频变压器分布参数的分析研究
• 3.1 变压器结构对分布参数的影响
• 3.2 高频变压器等效模型
• 3.3 实际变压器参数设计
• 3.4 谐振法抑制分布电容的影响
• 3.5 本章小结
• 4 静电除尘电源的控制原理
• 4.1 闪络、火花放电和电弧放电
• 4.2 火花检测与处理原理
• 4.3 除尘电源的控制方式
• 4.4 反电晕及控制方式
• 4.5 本章小结
• 5 除尘电源系统设计与实验
• 5.1 主电路设计
• 5.2 电源输入部分设计
• 5.3 高频变压器的设计
• 5.4 谐振参数的设计
• 5.5 全桥逆变器设计
• 5.6 仿真分析与实验结果
• 5.7 本章小结
• 6 全文总结及未来工作期望
• 致谢
• 参考文献