三相高压硅整流电源的研发与应用

1、三相高压硅整流电源的研发与应用谢友金1柯 岚1谢友煌1(1厦门绿洋电气有限公司 厦门市禾山路370#8楼 361009李瑞年2 张鸿迪2(2广东杰特科技发展有限公司 广州天河区 华景路70号 510630姜学东3（3北京交通大学，电气工程学院 100081）摘要：本文介绍三相除尘脱硫硅整流电源的显著特点：闪络控制，三相电源与单相电源的实验数据对比和技术分析，以及三相交直流叠加电源的脱硫脱硝应用。 一、前言众所周知，到目前为止，电除尘用高压硅整流电源都是采用单相工频380V AC 交流输入，经两个反并联可控硅调压，再由变压器升压整流输出高压直流信号加到电除尘器。随着环保力度加大，要求粉尘排放越来

2、越低，电除尘器的电场截面越来越大，选配的电源也越来越大，电场数也越来越多，电网用电不平衡的因素加剧，电除尘器面临着输出排放达标困难和电网污染的双重挑战。随着技术的不断进步，尤其是计算机和电力功率器件的发展，三相平衡输入又能有效提高除尘效率的高频电源，在国外已经进入市场化。但在国内，高频电源还在研制起步阶段，满足300MW 以上的发电机组应用的大功率高频电源还有很长的路要走。因此，三相工频硅整流除尘电源的开发应用成为必然。三相除尘硅整流电源是：采用三相380V AC 交流通过三路六只可控硅反并联调压，经三相变压器升压整流，并联成一路直流信号加到电除尘器。我们公司从2004年8月开展这项研制工作，

3、到2005年4月初已经通过了样机的系统调试，特别在火花闪络控制上已经获得非常理想的效果，达到单相电源同等的性能指标，完全可以满足市场推广的需求。二、三相电源的显著特点1、三相平衡输入，可以减少初级电流，减少电网缺相损耗；如：要给电除尘器本体提供1.0A/72kV的电源即72kW 的负载功率，采用单相电源的输入电流为：271A 。一路缺相；采用三相电源的每相输入电流只有：114A 。对电网无污染，无缺相损耗，是属于绿色环保设备；适合做成电除尘电源的大功率输出，以满足当前本体大型化的特点。2、可直接节能25%以上，单相输出效率一般设计为：0.7。在实际使用单相的效率会更低一些；而三相的输出效率为：

4、0.95。如果算上单相工作时电流缺相空损，实际节能效果近30%。3、由于单相的二次电压脉动幅度大，峰值与有效值的关系是：0.707。三相电源输出的二次电压平稳，峰值电压与有效值、平均值电压基本一致，在相同的击穿电压下，其二次输出平均电压可提高15%以上，电场的电流密度可提高一倍以上，即二次输出电流增加一倍；对于相同的负载，采用三相电源可比单相提高一倍以上的有效输出功率；有利提高一些电压电流偏低的应用场合的电晕功率，有利于增强收集高浓度粉尘的运行效果，从而提高除尘效率；对于新设计的本体可以减少收尘的比面积，降低除尘器总重量，减低成本。4、三相电源设计成正电压输出时，又是等离子脱硫脱硝叠加电源的基

5、础直流电源，是国家863科技项目：流光放电半湿法烟气脱硫脱硝技术的关键技术之一，是目前最具优势的脱硫脱硝技术；在合理的极配组成的反应器，交直流叠加电源产生的流光，可使各种有害气体起化学反应，生成无害的物质，达到环保的目的。 三、三相电源的闪络控制研发三相除尘电源最核心的技术问题是：怎么处理好火花放电？我们知道单相电源火花放电，只要检测到闪络脉冲信号，等到过零点时就可以迅速封锁控制下一个半波的导通角。而三相电源则不然，当在A 相检测到闪络信号，等到A 相过零点时，虽输出封锁信号，但此时B 相的可控硅已经导通，因此真正完全 图1 单次闪络二次电流波形图2 连续闪络二次电流波形 封锁关断可控硅，必须

6、等到B 相的过零点，因此，实际的闪络冲击脉冲宽度大约在15ms 或更宽一些。由于B 相是在介质击穿的状态下导通，使闪络的放电能量急剧加大，闪络电流的上冲幅度可达3-5倍，所带来的强烈干扰和冲击是与单相电源无法相比的，对控制系统的抗冲击和闪络控制提出更高的要求。我们在开发应用单相电源基础上，针对上述闪络特点，采取多种有效技术措施，取得非常满意的控制效果。如图1和图2中，2号探头分别是单次和两次闪络时二次电流实际闪络控制封锁波形。图3、图4中，2号探头分别是单次和两次闪络时二次电压实际闪络控制封锁波形。四、单相与三相电源的空载试验数据对比下面是我们在自己工厂内模拟电场所做的对比实验，在完全一致的空

7、载电场中，单相和三相电源得到数据： 实际测试的结果和理论计算的结果是完全吻合的，因此三相电源在相同的极板极线结构下，能提供大一倍的输出功率，并在相同的负载功率下节能25%。伏安特性的数值记入表1，对应的伏安特性曲线如图5。表1 图5是我们在同一模拟电场中，用单相和三相电源取得的伏安特性曲线。当单相电源升到65kV 时，电场已经发生零星的闪络现象，而三相电源即便升到78kV ，电场还没有任何闪络的迹象。此时样机已经达到最高电压输出，真正的临界击穿点应更高。由此可见：三相电源用于电除尘器提升输出电压和输出功率是相当明显的。 五、脱硫脱硝交直流叠加电源原理图6是交直流叠加电源原理的示意图，三相直流供电电源和交流高频供电电源，分别通过耦合电感和耦合电容给电除尘器负载提供交直流叠加能量。 三相L1（图6中： L 1 直流耦合电感L 2 负载（除尘器）耦合电感 C 交流耦合电容三相直流和高频交流叠加电源可满足大功率的工业等离子体反应器的供电要求。六、结束语三相硅整流电源，三相平衡输入，减少了初级电流和电网缺相损耗；