一、前言

眾所周知，到目前為止，電除塵用高壓硅整流電源都是采用單相工頻380VAC交流輸入，經兩個反并聯(lián)可控硅調壓，再由變壓器升壓整流輸出高壓直流信號加到電除塵器。隨著環(huán)保力度加大，要求粉塵排放越來越低，電除塵器的電場截面越來越大，選配的電源也越來越大，電場數(shù)也越來越多，電網用電不平衡的因素加劇，電除塵器面臨著輸出排放達標困難和電網污染的雙重挑戰(zhàn)。

隨著技術的不斷進步，尤其是計算機和電力功率器件的發(fā)展，三相平衡輸入又能有效提高除塵效率的高頻電源，在國外已經進入市場化。但在國內高頻電源還在研制起步階段，滿足300MW以上的發(fā)電機組應用的大功率高頻電源還有很長的路要走。

因此，三相工頻硅整流除塵電源的開發(fā)應用成為必然。龍巖五環(huán)環(huán)保設備有限公司（負責三相高壓硅整流變壓器的開發(fā)和制作）、廈門綠洋電氣有限公司（負責三相高壓控制器的開發(fā)和制作）從2005年4月開始共同這個項目的研制工作，到2006年9月已經通過了工業(yè)示范工程的運行，取得了非常好的效果。
二、 三相電源的顯著特點

1、三相平衡輸入，可以減少初級電流，減少電網缺相損耗；如：要給電除塵器本體提供1.0A/72KV的電源即72KW的負載功率，采用單相電源的輸入電流為：271A。一路缺相；采用三相電源的每相輸入電流只有：114A。對電網無污染，無缺相損耗，是屬于綠色環(huán)保設備；更適合做成電除塵電源的大功率輸出，更能滿足當前本體大型化的特點。

2、可直接節(jié)能25%以上，單相輸出效率一般設計為：0.7。在實際使用單相的效率會更低一些；而三相的輸出效率為：0.95。如果算上單相工作時電流缺相空損，實際節(jié)能效果近30%。

3、輸出的二次電壓平穩(wěn)，峰值電壓與有效值、平均值電壓基本一致，在相同的擊穿電壓下，其二次輸出平均電壓可提高15%以上，電場的電流密度可提高一倍以上，即輸出二次輸出電流增加一倍；對于相同的負載，采用三相電源可比單相提高一倍以上的有效輸出功率；有利提高一些電壓電流偏低的應用場合的電暈功率，有利于克服高濃度粉塵的運行效果，從而提高除塵效率；對于新設計的本體可以減少收塵的比面積，降低除塵器總重量，減低成本。

三、三相電源的控制原理及技術特點

1、控制原理

主回路：采用三相分別反并聯(lián)可控硅調壓，變壓器的初級采取星形接法（內置公共端），次級高壓端分三相輸出整流，然后并聯(lián)成一路直流高壓加到電除塵器。

操作控制回路：控制回路是一個帶漢字顯示的數(shù)字自動電壓控制器，它能根據(jù)主回路上取樣的一次電壓/ 電流和整流變壓器輸出取樣的二次電壓/電流信號，輸出六路可控硅移項觸發(fā)脈沖，自動跟蹤調節(jié)負載最高輸出電壓；當負載擊穿發(fā)生閃絡放電時，控制器自動跟蹤封鎖可控硅，并按設計升壓速率，恢復正常供電；當負載發(fā)生永久性開路或短路時，控制器會自動跳閘保護，切斷輸出，顯示故障類型。

2、技術特點

（1）高可靠光電隔離技術：模擬信號輸入線性光電隔離，可抗擊高達100VAC的瞬間沖擊電壓；可控硅觸發(fā)輸出光電隔離電壓高達3000V；即插即用的RS485串口通訊高速光電隔離，以及隔離電源驅動模塊；全面提高控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。

（2）超亮度汗字顯示器：選用軍用超亮度超高溫自發(fā)光OLED點陣顯示模塊，滿足超距離無視角觀察顯示數(shù)據(jù)；多字體格式、特種符號狀態(tài)指示、友好人機交互界面、動態(tài)顯示一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流、控制方式、控制特性、火花率、可控硅導通角、故障跳閘時指示過流、開路或短路等工況信息；按鍵鎖屏和自動循環(huán)顯示模式；最大程度地提高設備管理和控制水平。

（3）內置電子實時鐘：上電開機顯示當前日歷時鐘待命狀態(tài)，并可通過按鍵調整時鐘。

（4）高精度同步控制技術：采用高精度三相同步電路，保持三相輸出盡可能地平衡，不平衡誤差≤±20US（即千分之二），移相觸發(fā)脈沖控制調節(jié)精度1US（即萬分之一）；做到靜態(tài)平衡與動態(tài)平衡相統(tǒng)一。

（5）動態(tài)浮動火花跟蹤技術：采用軟硬件組合浮動跟蹤二次電流峰值，根據(jù)閃絡沖擊脈沖疊加在二次電流峰值的大小，系統(tǒng)會自動區(qū)分是高能量火花還是低能量火花。強制封鎖和軟件控制封鎖相結合，有效地解決了三相除塵電源的關鍵技術問題。

（6）缺相和相序及其它保護功能：在三相觸發(fā)控制器進線端設有缺相和相序保護繼電器，當三相電源斷相或相序與柜內控制不同步時，禁止系統(tǒng)上電啟動，避免因缺相錯相導致偏勵磁，而造成設備損壞或其它安全事故。設備上電或復位鍵后，控制系統(tǒng)自動檢測CPU各端口、RAM、EPROM、可控硅短路等，如出現(xiàn)錯誤會自動停止運行，并顯示故障信息。電氣運行情況能客觀地反映出電除塵器的運行質量，不同的伏安特性曲線將反映出不同的工況，故障的伏安特性將表明負載的故障狀態(tài)。

（7）遠程遙控網絡化管理功能：RS485串行通訊接口采用MODBUS通訊協(xié)議，可以與世界任何主流品牌的PLC和DCS直接交換數(shù)據(jù)；每一臺三相高壓電源的運行數(shù)據(jù)和控制參數(shù)既可以用MODBUS通訊協(xié)議直接上傳給DCS上位機，也可以幾個電場的高壓數(shù)據(jù)先整合到低壓控制系統(tǒng)的PLC內，采用參數(shù)表，由PLC自身的通訊接口（以太網或MODBUS）上傳給上位機，上位機則通過PLC間接管理和調節(jié)控制每一臺高壓設備。

（8）歷史數(shù)據(jù)查詢：為了滿足沒有使用上位機的客戶的需求，特別開發(fā)了這一實用功能，為客戶提供了一個高壓歷史數(shù)據(jù)管理的經濟的解決方案。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)將自動保存三個月，過期的記錄將自動清除，既保證了數(shù)據(jù)檢索的效率，又能有效地節(jié)約系統(tǒng)資源。

四、三相電源的示范工程

從2006年5月起先后在平頂山市匯源鋁業(yè)有限公司投用二臺三相1.0A/72KV高壓硅整流電源、中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司投用九臺三相1.0A/90KV高壓硅整流電源、福建省梅嶺火電廠投用一臺三相0.6A/80KV高壓硅整流電源，都取得了很好的效果。其中中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司已于2006年9月對改裝三相整流電源的電除塵器進行了檢測，東、西兩臺電除塵器的出口粉塵排放濃度分別為57mg/Nm3和37mg/Nm3，除塵效率由原來的97.57%提高到99.8%，完全達到了環(huán)保的要求。

我們認為，三相整流電源能在不改動電除塵器本體的情況下提高除塵效率，因此，特別適合于大型老電除塵器的改造，從而具有廣泛的應用前景。

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