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脫硫脫硝電源中高頻高壓交流電源的實(shí)現
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時(shí)間：2012-03-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 前言
隨著(zhù)全球工業(yè)發(fā)展和人口的不斷增長(cháng)，世界上許多地區（包括中國）出現了嚴重的酸雨現象，環(huán)境酸化已成為普遍關(guān)注的全球問(wèn)題之一。廢氣濃煙中的是形成酸雨的主要原因，這些污染物主要來(lái)自煤炭燃燒和石化原料的廢氣中。我國先后經(jīng)歷過(guò)石灰石法，旋轉噴霧干燥法等方法來(lái)解決這一環(huán)境問(wèn)題。近些年出現的在直流基礎高壓上疊加交流高頻電壓產(chǎn)生的交直流疊加電源的供電方法，由于其脫硫效率高而得到了世界范圍的廣泛關(guān)注。
脫硫脫硝交直流疊加電源中的直流高壓使反應器進(jìn)入流光放電區，而高頻高壓交流電源可以擴大反應器形成流光放電所對應的電壓范圍，從而擴大脫硫脫硝化學(xué)反應的有效工作區，有利于提高系統效率。本文討論了此交流電源的實(shí)現原理，并且分析了電路工作在不同狀態(tài)下開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)情況。由于在脫硫脫硝系統中，提高加在負載上的交流電壓的有利于提高系統效率，因此要提高開(kāi)關(guān)頻率，同時(shí)要降低器件損耗。實(shí)現IGBT的軟開(kāi)關(guān)是降低器件開(kāi)關(guān)損耗的有效方法，本文采用全橋移相軟開(kāi)關(guān)控制的方法降低器件的開(kāi)關(guān)損耗。
2 主電路工作原理
2．1 電路工作狀態(tài)分析
本文所要論述的高頻高壓電源是脫硫脫硝交直流疊加電源中的交流電源部分，電路的主電路如圖1所示。圖中的是電網(wǎng)電壓通過(guò)二極管整流和濾波后得到的直流電壓，經(jīng)過(guò)組成的全橋DC-AC變換器逆變，輸出高頻方波電壓，經(jīng)過(guò)隔離變壓器隔離和升壓，在負載上得到高頻高壓交流電壓。脫硫脫硝反應器是該電路的負載，反應器呈容性，同時(shí)在實(shí)驗中發(fā)現反應器上存在能量損耗，因此，電路圖中用和電阻作為等效負載。圖中的是串聯(lián)諧振電感，包括變壓器漏感及外加電感，在負載和變壓器確定后，根據電路設計阻抗合理選擇的參數，使負載得到系統要求的輸出電流和電壓。
圖1 脫硫脫硝交流電源電路圖
圖2 簡(jiǎn)化的電路原理圖
簡(jiǎn)化的電路原理圖如圖2所示。圖中的是逆變橋輸出的高頻方波電壓，是負載折合到原邊的等效值，圖中忽略等效電阻，因其阻抗遠大于電容的容抗。可以分解為基波分量及各次諧波分量，基波頻率等于開(kāi)關(guān)頻率。對于諧波來(lái)說(shuō)，此處感抗遠大于容抗，因此諧波電壓基本降落在電感上，負載上主要得到基波電壓和電流。如果不考慮線(xiàn)路電阻，則逆變電路輸出電流、負載電流和負載電壓的基波分量分別由下式?jīng)Q定（下標 表示電流電壓的基波分量，w表示基波角頻率）：
從式中可以看出，理論上若使感抗等于容抗，即使電路工作在串聯(lián)諧振點(diǎn)上，則電路中流過(guò)的電流可以無(wú)窮大，可以無(wú)窮大，因此當變壓器變比及反應器的電容值一定時(shí)，調節電感可以調節電路中的總阻抗，繼而調節電路電流和負載電壓，在一定的輸入電壓下得到所需高頻交流電壓。同時(shí)調節電感8還可使電路分別處于容性或感性狀態(tài)下。當時(shí)，電路工作在容性狀態(tài)下，IGBT在零電流條件下關(guān)斷，但在大電流大電壓條件下開(kāi)通，關(guān)斷損耗小，開(kāi)通損耗較大；而當時(shí)，電路工作在感性狀態(tài)下，IGBT在零電流零電壓條件下開(kāi)通，但在大電流大電壓條件下關(guān)斷，開(kāi)通損耗小，關(guān)斷損耗大，因此當開(kāi)關(guān)頻率需要進(jìn)一步提高時(shí)，有必要使開(kāi)關(guān)管同時(shí)工作于軟開(kāi)通及軟關(guān)斷狀態(tài)下以減小開(kāi)關(guān)損耗。
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