1、 电力电子课程设计报告电力电子课程设计报告 设计题目：静电除尘器高频高压电源的设计 目录目录 一、设计题目2 二、报告正文3 摘要3 2.1 高频开关电源供电简介.3 2.2 高频高压电源主要电路拓补的选择4 2.3 整流电路的设计.7 2.3.1 晶闸管的选取.7 2.3.2 滤波器的设计8 2.4 波形分析.10 三、设计总结11 四、参考文献 一、设计题目设计题目 单相、三相可控桥式整流的工程应用静电除尘高频高压电源的设计 随着工业的发展， 生产规模的日益扩大，环境污染如水污染、空气污染、废物污染、化学污染、噪音污 染、热污染等有日趋严重之势。粉尘是造成空气污染的主要污染物之一。支撑我国
2、工业基础 的煤炭加工、采矿、电力、冶金、炼油、化工、造纸等工业都是粉尘的排放源。工业粉尘的 大量排放，不仅会危及人体健康和自然环境，在某些情况下还会造成大量贵重材料的流失。 在诸多除尘设备中，静电除尘器不仅具有除尘效率高，处理烟气量大，阻力损失小，能耗小 及运行费用低等优点， 还可以用来回收有用材料和能源。 因此静电除尘器在工业应用上的研 究得到了越来越多的重视。 静电除尘器是当今世界公认的高效除尘设备，对于环境的保护具有及其重要的意义。 高压直流电源作为静电除尘器的核心部件， 对于除尘的效率和效果有着决定性的影响。 人们 在其基础上做了许多改进， 比如研制输入为三相相控整流以提高功率因数；
3、在工频整流供电 基础上研制调幅式 LC 恒流供电电源、 间歇电源和脉冲电源以提高除尘器对某些粉尘或除尘 环境的除尘能力。 但基于晶闸管调压的低频工作方式的除尘电源， 由于其低频工作的本质具 有的许多缺点， 已成为限制进一步提高除尘器除尘效果的瓶颈。 静电除尘电源高频化的发展 也已成为国内外除尘行业的共识， 这一方面国外走在了前列。 国内已有中小功率高频静电除 尘电源的产品，但目前国内绝大多数主流静电除尘设备所配套的电源功率需要在 60 100kW。因此需要开发更符合市场需要的高频静电除尘电源。 为了在静电除尘器的两正负电极间建立直流高压电场，需要高压直流电源供电。高压 供电电源是静电除尘器的核
4、心部分， 其供电方式的不同， 对静电除尘器的除尘效率和运行稳 定性具有重要的影响。 静电除尘电源的供电方式有很多种， 传统的高压直流电源常采用晶闸 管相控调压整流供电； 在晶闸管相控调压整流供电基础上在控制或电路方面加以改进， 可采 用间歇供电或脉冲供电方式； 为了在电除尘效率和电源性能方面大为提高， 现今工业界愈来 愈多的采用高频开关电源的供电方式。 二、报告正文二、报告正文 摘要： 静电除尘器是环保行业的重要设备，在工业粉尘的回收处理方面有着非常重要的应用。 课题的主要内容是研制用于静电除尘的高频大功率高压直流电源， 满足国内市场的需要。 本 文从实际应用的角度出发， 对该高压直流电源进行
5、研究并给出了主要研制过程。 通过大量的 查阅资料，本文首先确定了三相晶闸管可控整流，电压型全桥 IGBT 逆变，高频变压器升压 和高压硅堆全桥整流的主电路拓扑结构。 然后着重针对高压直流电源的整流电路给出了详细 的设计过程，整流电路的设计包括晶闸管的选取以及交流电抗器和直流母线滤波电容的设 计。 然后再简略地介绍了一下逆变电路、 主功率回路以及高频升压变压器逆变电路选用IGBT 并联来实现开关管，并详细分析了 IGBT 驱动器的选择以及在并联形式下的应用；主功率回 路的设计主要是包括迭层母线板的设计。 关键词：高压直流电源，晶闸管，三相可控整流，交流电抗器，滤波电容。 2.1、高频开关电源供电
6、简介、高频开关电源供电简介 随着现代电力电子技术的发展，IGBT 器件能够耐受高电压和大电流，而 DSP 等数字处 理芯片的速度越来越快，功能越来越强。基于 IGBT 的高频逆变和 DSP 数字控制的高频开 关电源供电方式的应用将会大大的提高静电除尘电源的效率和性能。 原三相交流电通过三相 全桥整流，整流器的功率因数可接近 l。全桥 IGBT 逆变器的工作频率可到 20kHz。逆变器 输出的高频矩形波作为升压变压器原边的输入，升压变压器副边(高压)输出的电压经过高压 硅堆整流后提供给电除尘器。 逆变电路工作在高频，相对于传统的工频整流电源有许多优点： (1)采用高频变压器，可有效减小升压变压器的体积和重量，节约耗材。 (2)输入端采用三相全桥不控整流电路，功率因数大，对电网的谐波污染少。 (3)IGBT 为全控器件，开关速度快，可在除尘器火花放电或短路时快速关断IGBT，封锁电 源输出，使电源具有快速动态响应特性。 (4)除尘效果好，高频直流开关电源因输出电压稳定、纹波小，静电除尘的效率较高。 正是基于以上优点，高频开关电源供电的静电除尘电源现今已成为国内外除尘行业争相
