★国内其他厂家脉冲电源同我公司产品技术的比较
目前主流的直流叠加脉冲电源有两种技术途径:一种是脉冲形成后通过脉冲变压器对电压进行抬升,此类电源的脉冲形成开关的工作电压较低;另一种是直接通过高压开关形成脉冲,无脉冲变压器升压,脉冲形成开关的工作电压较高。
前者由于工作电压较低,一般为三相整流后直接获得的500多伏母线电压,或者经过变压器升压整流使母线电压达到约2500伏的量级,提供给除尘器所需要的脉冲能量一般要达到十兆瓦量级,所需要的IGBT等开关管工作时电流需要达数千安培,需多个开关管并联扩流使用并被同步驱动。而由于大容量的IGBT开关管,其结电容等电参数的分散性大,因而开关管的同步驱动性能较差,多个大功率开关管的电流载荷分配不均,容易造成开关管快速老化和损毁;并且损毁后开关管一般呈短路直通状态,造成电源正负母线短路,电源无法继续工作。若损毁后开关管呈现开路,则相当于该功率管退出运行,其他开关管势必承担更大电流,继而进一步造成其他开关管渐次损坏,电源同样无法正常工作。
目前除我公司外其他国产的直流叠加高压脉冲电源均采用上述技术路线。 本公司的高压脉冲电源产品将IGBT开关管置于高压侧,即三相交流电经过升压变压器升压、整流后得到的母线电压达到80+kV甚至更高,将多个开关管串联后直接跨接于高压母线上,通过同步驱动开关管获得脉冲,无需脉冲变压器。由于母线电压较前一种方式提高了上百倍,要获得同样的脉冲输出功率,IGBT开关管的电流仅仅需要上百安培。这种规格的IGBT开关管体积很小,其结电容等电气参数的一致性好,开关同步驱动的分散性很小,因而开关管串联工作时,开关同步性好,管压降均匀性好,开关管寿命比较均衡、一致。即使由于个别管子老化特性差、寿命短而提前损坏,由于损坏后的IGBT开关管呈现短路状态,该开关管损坏后等效为一段短路线,因而电路仅仅相当于减少了承担电压的一个开关管,并不影响整个脉冲单元和系统的工作。理论计算和实践均证明:即使开关管损坏率达到40%,整个电源系统仍可以正常工作。可见本公司的技术和产品大大提高了脉冲电源的可靠性。
本公司产品在全面涵盖了韩国浦项产品的技术、性能的基础上,将脉冲电压的最大值从原来的50kV大幅提高到90kV,从而更加适用于国内燃煤电厂煤质比较分散,灰分成分、比电阻等性质分散性跨度大的工况条件,性能全面超越进口产品。
★相比于高频电源,脉冲电源对PM2.5_10清除原理和优势
高压脉冲电源的脉冲电流可达到上百安培,并且可以通过回充实现能量回收,微细粉尘荷电充分,同步实现提效和节能。
电除尘器是相当于电阻电容并联的容性负载,对于大的电除尘器来说,除尘器等效电容Cep可达约100nF。电容Cep以LC串联谐振方式充电,脉冲电流是正弦波。假定电流谐振周期为100μs,则应当在50μs内将Cep充电到80kV,根据公式i=C(dv/dt)=0.1μf*80kV/50s,计算得到充电电流达到160安培。
电容Cep的电压上升率dv/dt为1.6kV/μs以上,脉冲功率为12.8MVA。+工频可控整流电源因为工作频率低,电除尘器电容电压上升率很低,仅有几kV/ms。高频电源虽然工作频率高,但由于充电电流小,电压上升率虽然有了一定提高,但上升到电晕电压仍然是ms级。脉冲电源的充电电流为工频电源和高频电源的几十甚至几百倍,电除尘器电压上升率达几kv/μs,脉冲电源的脉冲功率达到十兆瓦,这就是电除尘器三种供电电源的本质区别。
正是这种超高的脉冲瞬时功率,使得除尘器极板间瞬时电子浓度达到传统电源的上百倍,使难以荷电的微细粉尘(PM2.5_10)充分荷电并被捕集,大大提升了电除尘器的除尘效率。
同时由于存在能量回充机制,馈入除尘器的电能未被消耗的部分(事实上随荷电粉尘运动到极板而被消耗的电能仅仅占馈入除尘器的脉冲能量的很小一部分),又得到反复利用,大大降低了电耗。