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摘要：电除尘电源技术随着电力电子技术发展，电源技术也发生了巨大的发展。本文重点介绍了TJGPAC-II型高频高压整流电源的除尘机理、原理特点以及在电除尘器的实际应用。在后面的介绍中，高频高压整流电源就以TJGPAC-II代替。
关键词：电除尘；IGBT；高频电源；恒流
1．引言
高压电源一直以来在干、湿式除尘器中处理大气污染粉尘中发挥重要的作用，随着日趋严格的环保排放标准，业主以及干、湿式除尘器制造企业对其配套电源都提出了更高的要求。市场上传统的高压静电除尘电源再除尘效果、能耗等方面已经日渐不能满足用户需求，随着高频高压整流电源技术越来越成熟和稳定，高频电源越来越受到业主的青睐。TJGPAC-II型新一代的高频高压整流电源再设计上结合以往的恒流源、恒压源、高频电源的各种优点，大大提高了高频电源的稳定性、可靠性，同时具备体积小、能耗低等优点。
2．电除尘器对电源技术的需求分析
电除尘的收尘机理，由阴极线、阳极板和高压电源组成。收集粉尘由以下几个物理过程：
气体的电离；
粉尘的荷电；
荷电粉尘向电极移动；
荷电粉尘的清理。
在高压电场的作用下，电场中的气体发生电离，产生阴、阳离子，阴、阳离子带着粉尘在电场力的作用下向各自电极移动，把粉尘收集在阴极线与阳极板上，因收集的区域不同，阳极板上收集到大量粉尘，然后通过振打清灰装置将粉尘收集到灰斗中。粉尘的收集与许多因素有关，如粉尘的比电阻、介电常熟和密度、气体的流速、温度和湿度、电场的伏安特性等。经过多年的探索发现，大家一致认可电除尘的效率公式是：
由此可见，电晕场强和收尘场强愈大，粉尘的驱进速度就越大，收尘效率就越高，因此希望E尽可能的大。但是，场强太大时容易产生火花放电，烧毁电极或设备，另外收尘场强大到一定程度时，收尘效果也达到饱和，再提高场强只会浪费能量，而会带来反电晕。
通过分析总结以下几点：
1）电除尘的电压越高越好，电场强度越大，电场力越大，效率越高。
2）电场电流有二面性：a、电场电流越大，提供的电子越多，粉尘荷电越多，电场力越大，效果越高；b、电流太大，反电晕越强，效率反而会下降。
3）振打效果要好，极板清理干净，防止反电晕，有利于长效除尘。
4）电场产生火花必须得到抑制，否则不仅浪费电，还会降低除尘效率，严重时还可能烧毁设备和电极。
3．TJGPAC-II型高频高压整流电源的特点
3.1 电源原理
TJGPAC-II采用现代电力电子技术，三相工频交流电源经过三相半控整流桥整流变成直流，经过IGBT逆变模块把低压直流电变成低压高频交流电，高频高压整流变压器最后将低压高频交流电升压整流后产生的高频高压直流电提供给电除尘器电场作为工作电压。控制器通过采集高频输出电压和高频输出电流，通过内部运算而计算出控制频率，进而控制逆变器IGBT的脉冲频率，调节输出电压和电流，形成闭环的自动控制系统，在使用中其输出的电压更加稳定，波峰与平均值基本接近，避免了工频电源输出电压峰值放电的现象，有利于提高除尘器效率并降低能耗。
TJGPAC-II供给电场的是一系列脉冲（脉冲宽度在18-28us），能提高烟尘的荷电效率和粉尘的迁移速度，从而提高除尘效率。同时，在烟尘带有足够的电荷前提下，尽可能减少无效的电场电离，从而大幅度减少了电除尘电场供电的能耗，同时在电源自身的转换效率可以达到92%以上，提高除尘效率，又能大幅度降低能耗。
3.2 电源特点
1）TJGPAC-II在纯直流供电条件下，可以逼近电除尘器的击穿电压下稳定工作，这样就可使供给电场的平均电压比工频电源供给的电压提高25%-30%。在纯直流条件下，应用于前级电场，电晕电流可提高一倍。
2）TJGPAC-II在脉冲方式下，其脉宽在几微秒到几时微秒之间，在较窄的高压脉冲下，可有效提高脉冲峰值电压，增加高比粉尘的荷电量，克服反电晕，增加粉尘的驱进速度，提高除尘效率。同时由于灵活的脉冲方式，节能比工频更加显著。
3）控制方式灵活，可以根据电除尘器的具体工况提供最合适的波形电压，提高电除尘器对不同工况的适应性。
4）TJGPAC-II的转换效率和功率因数均可达到92%，远高于常规工频电源。
5）TJGPAC-II先进的火花处理功能，针对不同的工况采用不同的火花处理方式：由于是可关断器件IGBT的应用，闪络时关闭时间相对工频极短，可在几十微秒内关断输出，在很短的时间内使火花熄灭，火花控制更灵敏。通过内部程序设定好的步长、上升时间及斜率等控制参数，在5ms-10ms时间内，折线升压向电场提供最大的平均电压和平均电流，从而稳定提高除尘效率。
6）控制柜与变压器一体化布置，安装于电除尘器顶部，节省控制室面积。
7）TJGPAC-II为恒流源，在使用过程中能够承受瞬态和长时间的短路，在设备短路过程中无电流冲击，放电的时候电流不会增加，既不会产生脉冲电流对设备造成损坏，具有很好的恒流特性；特别适合应用在当下流行的湿法除尘设备上。
4．应用分析
从目前市场情况看，2010年之前，有大量工频电源改造，其主要是电控控制器的改造，控制器功能大幅提升，使本体功能发挥至最佳状态。但从2010年之后到现在，随着国家对烟气排放标准的一再提高，工频电源逐渐满足不了新的排放标准。大量工程表明用TJGPAC-II型高频代替工频电源后，除尘出口排放降至30mg左右，甚至更低。有的一、二电场用高频，三、四电场例旧，或全高频电场。在钢铁、水泥、化工、电厂、造纸等领域都有应用，并取得了显著的效果。
5结语
高频电源是近几年研发出来的新型电源，由于有其独有的特点，已经被市场认可。随着高频技术的不断成熟，TJGPAC-II的性能将进一步的提升，这既是为了满足国家日益严格的排放要求，也是未来的一种发展方向。
参考文献：
[1] 电除尘器.环保装备技术丛书.中国电力出版社，2011年1月.
[2] 周许生，何玉枫，杜建军.电除尘电源技术分析与应用.电除尘电源及配件技术专题研讨会论文集.诸暨. 2016.10
论文作者:陈国栋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/29
标签：电场论文; 电源论文; 粉尘论文; 电除尘器论文; 电压论文; 效率论文; 高压论文; 《电力设备》2019年第7期论文;