电除尘用复合脉冲电源的研究

发布时间：2020-04-02 04:38

【摘要】：静电除尘技术由于其除尘效率高、工况适应性强、后期维护便利、安全可靠等优点使该技术广泛使用于工业粉尘处理行业中。高压供电电源是除尘器中的核心部件,传统的工频高压除尘电源耗材多、能量损耗大、除尘效率低、响应速度慢等缺点使其已不能适应当前的除尘需求。实践和理论证明:脉冲电源能量集中、持续时间短、能耗低、电压平均值小,能有效地防止处理高比阻粉尘所产生的反电晕现象,极大提高了除尘的效率。所以,脉冲电源成为今后除尘器供电电源的发展趋势。本文设计了一台电除尘用复合脉冲电源,将整个电源分为直流基础电压产生部分和脉冲产生部分。直流基础电压部分是建立在三相调压电路的基础上,调节可控硅的导通角就能得到不同电压,通过计算和仿真验证了该方案的可行性。为了实现高频下的软开关技术,脉冲产生部分则需要采用LCC谐振变换器,本文采用电路时域方程,对LCC谐振变换器断续电流下两种工作模式的电压、电流作了充分描述,并探讨谐振参数对输出电压电流的影响,进一步优化参数的选取,仿真的结果基本符合理论分析。此外,硬件电路的设计包括了调压模块的选择、电压电流采样电路的设计、火花检测电路等等。本文分析了当前除尘系统广泛采用几种电源控制方式,在高效且控制方便的原则下采取了火花控制的方法进行除尘。控制系统采用了STM32芯片,实现了火花的检测,频压信号转换,调整基础电压,保护电路等功能。最终,制作出了整个电源的样机并通过除尘实验证明了整个方案的可行性,对比传统工频电源的除尘效果,突出了复合脉冲电源的优越性。
【图文】：

静电除尘器,基本结构

电电源采取复合脉冲供电方式，即直流电压基础上叠加脉冲供电(直流电压在开始电晕的状态，脉冲高压提升荷电电压加快电晕)，可以很好地收集高并抑制反电晕现象。提高微细粉尘的收集，能显著提高除尘效率，还具有，，减小电除尘器的收尘面积，降低本体成本的优点[7][8]。因此，研究复合对静电除尘领域的技术创新具有重大的意义静电除尘的原理般来说，基于静电除尘器的除尘过程包括四个阶段：电晕放电、粉尘荷集、振打除尘[9][10][11]。电除尘器的种类丰富多样，但每种除尘器都包含本电源两个部分(如图 1-1)[12]。本体是两个极性相反的电极构成，其中阳极为端，称之为集尘极，阴极为与供电电源输出连接的一端，称之为电晕极。上供电电源提供的负高压后，其周围的气体会被电离。当需要处理的废气大量电荷的强电场后，废气中的粉尘颗粒会经过碰撞而带上电荷。受电场，荷电粉尘会移动到集尘极，并吸附于该表面。经过一段时间沉积后，需工振打的方式清理电极上的粉尘，达到除去废气中粉尘的目的[12]。

反电晕,降低粉尘,比阻,脉冲电源

象是集尘极表面高比阻粉尘所带的电荷不容易释放而产生局-6)。这种现象不仅会造成粉尘二次飞扬严重、除尘效率的降低电场，对设备有极大的损害。荷电的高比阻粉尘会在由于电场极，但粉尘的附带电荷不会完全释放，从而在集尘极形成了干扰原本的电场，屏蔽电晕极的电场线，干扰正常的电晕过程，最导致供电电源的输出电压骤降，电晕极附近场强减小到起晕值下降，所以该情况是要极力避免的。尘极上的粉尘的电压降 ΔV 可以用式(1-1)表示[18]：V = jρδ —粉尘层中电流密度，A/cm3—粉尘比电阻，Ω.cm—粉尘层厚度，cm以得知，电压降随着 j 、ρ、增大而增大，所以沉积在集尘一个值时，极板间的气体会被电压降局部击穿，此时产生反电晕晕过程。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X701.2;TN86

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