高壓靜電除塵用電源調壓特性分析

3.2 fs對諧振電流峰值的影響1

當fs≥fcn時，U0＝Uin諧振過程只存在正向諧振電流，故依據電流守恒，即ir經變壓器轉換整流后的平均值即為輸出電流，可得到諧振電流峰值ir,p為：

因U0＝Uin時電路已不存在反向諧振電流，此時增大fs，ir,p減小，在一定負載條件下，因開關頻率的最大值fs,max＝fr，故正向諧振電流峰值的最小值min ir,p為

3.3 fs對諧振電流峰值的影響2

當fs＜fcn、U0＜Uin時，由U0＝8UmCrfsR0/n2可知，U0∝fs，電路具有線性調壓特性。此時睹振電流峰值：

3.4 負載對調壓特性的影響

一般靜電除塵器等效電阻的變化范圍很大，故輕載下采用調頻控制方式時，臨界調壓頻率將非常低，基本上不具有凋壓的特性。

4 原有控制方式的改進方案

通過以上分析可得，傳統(tǒng)的串聯諧振電流斷續(xù)工作模式的控制方法存在調壓的I臨界頻率低、輕載調壓特性差的缺點，下面將討論一些改進的方法。

4.1 減小Cr以提高線性調壓的臨界頻率

由線性凋壓臨界頻率公式fcn＝n2/(8CrR0)可知，減小Cr可以提高線性調壓fcn。但受高壓變壓器寄生電容、漏感及fs。的限制，Cr允許變化的范圍很小，且與靜電除塵器等效電阻的變化相比更是微乎其微，故通過減小Cr來改善串聯諧振電流斷續(xù)模式下的調壓特性作用很小。

4.2 脈沖寬度控制

傳統(tǒng)的串聯睹振電流斷續(xù)工作模式下，功率器件驅動的關斷時刻在諧振電流反向續(xù)流諧振過程中，這樣可以實現功率器件的零電流零電壓關斷，但這也帶來一個問題，就是正向諧振處于不控狀態(tài)，調壓特性變差。故可通過改變功率器件驅動的關斷時刻處于正向諧振過程中，從而通過改變脈沖寬度來調節(jié)輸出電壓。此方法的缺點是關斷電流較大，開關管的關斷損耗大。

4.3 調節(jié)直流母線電壓

靜電除塵器穩(wěn)態(tài)時需要工作在接近閃絡電壓處的某一工作點上，但實際中受各種因素的影響，閃絡電壓會發(fā)生變化，故電路需要動態(tài)的調整Uout到某一新的工作點上。為了保持串聯諧振電流斷續(xù)工作模式下具有控制簡單、能夠實現軟開關的優(yōu)點，可采用調節(jié)Uin來調節(jié)Uout的控制方式，此時高頻逆變橋始終工作在其允許的最大頻率處，由前述3.2節(jié)分析可知，此時諧振電流的峰值最小。因網絡電壓的變化是一個相對緩慢的過程，故采用傳統(tǒng)的三相可控硅相控整流電路就可實現Uin的改變，達到動態(tài)調整高壓輸出電壓的目的。

5 仿真研究及分析

本文通過仿真對調頻、改變脈沖寬度以及調節(jié)Uin3種調節(jié)Uout的調壓方式進行了對比研究，圖7分別給出了頻率、占空比、Uin與Uout的關系曲線，從圖中可知頻率和占空比與輸出電壓是非線性關系。

圖8 不同控制方式下ir,p及諧振電流有效值的對比曲線

6 實驗研究

一臺實驗樣機已經構建完成并用于實驗研究，系統(tǒng)的關鍵參數如下：Lr＝6μH；Cr＝9μF；變壓器變比n＝120；輸出負載R0＝47.8 kQ。
下面給出了采用調節(jié)Uin、Uout的控制方式下所得到的實驗波形，圖9為直流母線電壓Uin和Uout的關系，圖10為Uin＝290 V時的諧振電流和驅動波形，圖中諧振電流正向諧振結束后的反向諧振過程是因高頻高壓變壓器的寄生電容所產生的，實驗中利用這一點實現了功率器件的零電壓零電流關斷。

圖9 實驗測量Uin與Uout的關系曲線

圖10 驅動電壓及諧振電流波形

7 結 語

本文分析了高壓靜電除塵電源在串聯諧振電流斷續(xù)工作模式下的調壓特性，指出了在采用調頻控制方式下，當fs＞fcri時電路將不具有調壓特性。進而比較了調頻控制、調節(jié)占空比控制和調節(jié)輸入電壓控制3種控制方式下電路的調壓特性，得出了采用調節(jié)Uin的方式能夠實現線性的調壓特性，且諧振電流的峰值及諧振電流有效值小的結論，適合應用于高頻大功率靜電除塵電源。