用于静电除尘器的电源制造技术

本公开涉及一种用于将交流电（１－３）变换为提供给负载（１２）的高压直流电的高压ＡＣ－ＤＣ变换器，其中该负载（１２）例如是静电除尘器。所述变换器包括至少一个变压器（１０），其中所述变压器包括至少一个位于ＡＣ侧的初级绕组（１８、２２－２５）和至少两个位于ＤＣ侧的次级绕组（２７）。所述变换器进一步包括至少一个用于对交流输入电流进行整流的整流器（６），所述变换器包括至少一个将所获得的直流电变换为交流电的晶体管桥（８），所述变压器（１０）对所获得的交流电进行变压，并且所述变换器包括至少两个连接至每个所述次级绕组（２７）的高压整流器（１１、２９），其中所述高压整流器（１１、２９）的输出电压串联连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于诸如静电除尘器等高压DC应用的电源。
技术介绍
在很多环境中，尤其是在废气治理方面，静电除尘器(ESP)是非常适合的灰尘收集器。他们的设计坚固并且非常可靠。而且，他们效率最高。99.9％以上的分离度是常见的。与织物过滤器相比，由于它们的操作成本低，并且因功能紊乱而造成的损坏和填塞风险相当小，因此在很多情况下他们是理所当然的选择。在静电除尘器中，被污染的气体在连接到高压整流器的电极中传导。通常，这是一种高压变压器，其在初级侧具有晶闸管控制器，在次级侧具有整流桥。这种装置连接至普通的AC干线，因此被供以频率为50或60Hz的交流电。功率控制通过改变晶闸管的触发角来实现。触发角越小，即，导通周期越长，则提供给除尘器的电流越多，并且除尘器的电极之间的电压越高。用于这些ESP的现代电源就是所谓的串联负载谐振变换器(SLR)，其在保持开关损耗最小的同时允许大功率(典型在10-200kW的范围之内)和高电压(50-150kV DC)。R&D的焦点是更高的输出功率。过去的拓扑结构例如是图1中给出的串联负载谐振变换器SLR。具有能被开关4单独切换的三相1-3的三相干线由例如包括二极管5的六脉波整流器6进行整流。然而，该整流器也可以是有源开关整流器。整流后的电压由DC链路6中的DC链路电容器13平滑。将DC链路电压提供给晶体管桥8(H-桥)，该晶体管桥8包括四个晶体管14、14′、15、15′。所述桥8的输出(高频AC电压)经由谐振回路(resonant tank)9连接到变压器10的初级。谐振回路9包括串联的电感器16和电容器17以及初级绕组18，这些元件基本上限定了该谐振回路的谐振频率，相应地，其只能在该谐振频-->率左右合理地工作。变压器10包括初级绕组18和次级绕组19，并且该变压器10对提供给负载12(ESP，50-150kV)的输入电压(干线)进行调整。变压器10的次级交流电压由高压整流器11整流并提供给负载12。输出电压通常是负的。为了增大功率处理能力并建立可扩展设计，采用了模块化。模块化时的基本问题是控制负载分配，即，确保不同的模块承担相等或精确限定的负载份额。高压变压器10是该系统中的关键部件。由于高频操作，因此变压器10可以被制造得很小。这样，与低频设计相比，功率密度很高，这导致了大的电场和对高效率的需求。通常，将用于ESP电源的变压器浸在油中以便获得适当的电绝缘。并且，在需要的情况下，使用固态绝缘材料，以便增强系统。高压、高频AC电场的存在引起了绝缘系统的部分放电(PD)，这种部分放电会随着时间使系统恶化。高操作重点关注变压器的寄生部件，这些寄生部件是漏电感器、绕组电容器和磁化电感器。第一个对操作的影响最大。漏电感器串联连接至谐振回路电感器，并且在设计中不得不将该漏电感器看作是电路元件。因此，它需要由设计来控制和限定。
技术实现思路
因此，本专利技术的根本目标问题之一在于提供一种改进的高压AC-DC变换器，该高压AC-DC变换器将交流电变换为提供给负载的高压直流电。本专利技术优选通过提供一种包括至少一个变压器的变换器来改进这样的系统，其中，具体而言，所述变压器在AC侧包括至少一个初级绕组，并且在DC侧包括至少两个次级绕组。因此，本专利技术的一个关键特征在于下列事实：在变压器的DC侧设置一个以上的次级绕组，该变压器变得更加容错，这是由于即便次级侧的一个绕组被短路，也不会必然导致整个系统的故障。并且，可以确保在次级绕组之间没有磁耦合。另外，提供一种模块化系统，其允许通过增加或移除独立的次级绕组来进行扩展或缩减。-->此外，设置几个独立的次级绕组允许磁心具有尽可能宽的横截面，同时使得磁心中的磁路的长度尽可能的短。因此，增大了变压器的效率，并且磁心需要更少的材料，这导致更高的成本效率。根据变换器的实施例，它是这样的类型：包括至少一个用于对交流输入电流进行整流的整流器(整流器可以是无源型，例如二极管桥，它也可以是具有有源受控变压器的有源开关型)，它还包括至少一个用于将所获得的直流电变换为交流电的晶体管桥。所述变压器对所获得的交流电(即，晶体管桥的输出)进行变压，并且它包括至少两个连接至各自的次级绕组的高压整流器，其中所述高压整流器的输出电压串联连接。再次，这增大了系统的模块度，由于每个次级绕组具有其自身的高压整流器，其中每个次级绕组包括独立的相关联的磁心。此外，由于这种模块化系统，简化了控制。本专利技术的这个方案(即，一个整流器连接到各自的次级绕组)在中频至高频范围(例如，20-40kHz)的高压应用中具有特别的优点。该解决方案允许在减小部件和材料上的应力的情况下处理功率变换。当将现有技术的设计应用于高压功率变换时，现有技术的设计将导致体积较大的设计。根据另一优选实施例，在整流器中，对三相输入交流电(例如，来自于干线，50或60Hz)进行整流，将获得的直流电经由具有两条导线的DC链路输入到晶体管桥，其中该DC链路包括滤波器元件，所述滤波器元件优选由所述两条导线之间的至少一个电容器(也可以是高阶滤波器)给定，并且优选将该晶体管桥构造成是具有至少四个可开关晶体管或多个四个可开关晶体管的H桥。优选地，在所述晶体管桥与所述变压器之间设置谐振回路，所述谐振回路优选包括至少一个串联谐振器，其具有至少一个电感器和至少一个电容器。因此，优选地，所述变换器是被称为串联负载谐振变换器(SLR)的类型。在本专利技术的另一实施例中，相应地，该变压器包括至少两个磁心，其中每个次级绕组与独立的磁心相关联。原则上，几个次级绕组可以具有一个磁心。然而，优选的是每个次级绕组都具有磁心。这会产生不同的特性，这是因为这样的变压器实际上像独立的初级绕组和独立的次级绕组一样工-->作。因此，为每个次级绕组提供一个磁心使得该系统真正的模块化并且电流总是相同的。如上所述，总体上，每个次级绕组优选连接到独立的高压整流器，并且所有高压整流器串联连接以增加总的DC电压。变压器可以具有两个次级绕组；然而，优选具有至少4个次级绕组，优选具有至少8个次级绕组，以及甚至更优选具有至少16个次级绕组。再次，为了具有真正的模块性，优选的是：在每种情况下，每个次级绕组具有其自身的独立的磁心。如上所述，这些次级绕组中的每一个优选连接到独立的高压整流器。同样地，在初级侧，可以具有若干个绕组，因此，根据另一优选实施例，变压器包括至少两个初级绕组。从构成的角度来看，它还是优选的，如果在闭合的磁心周围设置至少四个次级绕组，那么将初级绕组设置或缠绕成穿过所述磁心的开口。在这种系统中，可以将初级绕组设置成环，该环包括至少两个线匝，并且将由至少两个次级绕组和相关联的闭合磁心构成的两个组布置成变压器的两个基本平行的柱上的同轴层叠体。给出了另一种结构：将初级绕组设置成是两个环，每个环包括至少两个线匝，其中具有至少8个次级绕组，优选具有16个次级绕组(每个次级绕组具有相关联的闭合磁心)，并且其中，将四个组布置在变压器的四个基本平行取向的柱的同轴层叠体中，每个组具有至少两个次级绕组以及相关联的独立闭合磁心，优选每个组具有至少四个次级绕组以及相关联的独立闭合磁心。当然，每个绕组会引起杂散场。为了对相邻的初级绕组的杂散场效应进行优化消除，可以选择将初级绕组的两个环连通，以便在四柱结构中产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将交流电（１－３）变换为提供给负载（１２）的高压直流电的高压ＡＣ－ＤＣ变换器，所述变换器包括至少一个变压器（１０），其中所述变压器包括至少一个位于ＡＣ侧的初级绕组（１８、２２－２５）和至少两个位于ＤＣ侧的次级绕组（２７），所述变换器进一步包括至少一个用于对交流输入电流进行整流的整流器（６），所述变换器包括至少一个将所获得的直流电变换为交流电的晶体管桥（８），所述变压器（１０）用于对所获得的交流电进行变压，并且所述变换器包括至少两个连接至每个所述次级绕组（２７）的高压整流器（１１、２９），其中所述高压整流器（１１、２９）的输出电压串联连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-6-23 06115983.61、一种用于将交流电(1-3)变换为提供给负载(12)的高压直流电的高压AC-DC变换器，所述变换器包括至少一个变压器(10)，其中所述变压器包括至少一个位于AC侧的初级绕组(18、22-25)和至少两个位于DC侧的次级绕组(27)，所述变换器进一步包括至少一个用于对交流输入电流进行整流的整流器(6)，所述变换器包括至少一个将所获得的直流电变换为交流电的晶体管桥(8)，所述变压器(10)用于对所获得的交流电进行变压，并且所述变换器包括至少两个连接至每个所述次级绕组(27)的高压整流器(11、29)，其中所述高压整流器(11、29)的输出电压串联连接。2、根据权利要求1所述的变换器，其中在所述整流器(6)中，对三相输入交流电(1-3)进行整流，其中将所获得的直流电经由具有两条导线的DC链路(7)输入到所述晶体管桥(8)，其中所述DC链路(7)包括滤波器元件(13)，所述滤波器元件优选由所述两条导线之间的至少一个电容器(13)给定，并且其中所述晶体管桥(8)是具有至少四个可开关晶体管(14、14’、15、15’)的H桥。3、根据权利要求1或2所述的变换器，其中在所述晶体管桥(8)与所述变压器(10)之间设置谐振回路(9)，所述谐振回路(9)优选包括至少一个串联谐振器，所述串联谐振器具有至少一个电感器(16)和至少一个电容器(17)。4、根据前述权利要求中的任一项所述的变换器，其中所述变压器(10)包括至少两个磁心(30)，其中每个次级绕组(27)优选与独立的磁心(30)相关联。5、根据前述权利要求中的任一项所述的变换器，其中每个次级绕组(27)连接至独立的高压整流器(11、29)，并且所有高压整流器(11、29)串联连接以增加总的DC电压。6、根据前述权利要求中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：PAG拉斯特德，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]