【摘要】：本文介绍了调幅高频电源的结构和工作原理，与调频、脉冲高频控制模式的区别，并总结了该系统的特点，在解决高比电阻灰分收尘效率低具有较好效果，具有推广价值。
概述
华润电力登封有限公司一期工程2×300MW机组脱硝改造配套工程，将原来的电除尘+烟气调质除尘器改造为电袋复合除尘器，锅炉的烟气从空气预热器出来后，分两路进入电袋复合除尘器进行除尘，然后进入脱硫吸收塔，最后净烟气排入烟囱。除尘效率设计≥99.95%。本文针对登封地区灰分比电阻较高、收尘困难特点，介绍了高频电源的原理、结构、技术特点，供大家一起学习。
1、煤质资料
1.1燃煤分析及特性
2、影响电袋除尘器性能的主要因素
2.1粉尘特性的影响
粉尘特性有粒径分布、真密度、粘附性、比电阻等，其中粘附性大到一定值后会阻碍滤袋的清灰性能，增加滤袋初始阻力。
比电阻ρ>5×1010Ω˙CM属于高比电阻粉尘。粉尘的比电阻超过临界值5×1010Ω˙CM时，测电晕电流通过粉尘层就会受到限制，这将影响到粉尘粒子的荷电量、荷电率和电场强度等，严重时会产生反电晕现象，最终将导致除尘效率大幅度下降。粉尘的比电阻对粉尘黏附力有较大影响，高比电阻导致粉尘的黏附力相当大，以致清除电极上的粉尘层要增加振打强度，这将导致比正常情况的二次扬尘大，其最终也导致除尘效率大幅度下降。
2.2烟气性质的影响
烟气主要有温度、压力、成分、湿度、流速、含尘浓度等特性，其中温度和烟气成分对滤袋的使用寿命影响大，温度越高、不利滤袋纤维的成分含量越高加快滤袋老化速度，缩短滤袋使用寿命，当超过滤袋耐受温度时会毁坏滤袋。同时温度升高加大烟气体积，提高滤袋过滤风速会增加阻力。PPS滤袋长期运行的适合温度在160℃以下，烟气含氧量在8%以下。烟气湿度大时烟尘表面附着力加大，不利于滤袋清灰。湿度大并要避免除尘器在露点温度以下运行，以防止结露糊袋。流速、含尘浓度增大时将会增加滤袋阻力。
2.3结构的影响
电极几何因素影响电区的效率，合理的袋区结构可以避免滤袋的不均匀破损，合理的气路结构可以降低本体的压损。电袋两区之间的气流分布结构更是影响滤袋的稳定性和阻力特性。
2.4操作因素的影响
电区需要合理设定电压电流参数，前区需要更大的二次电流以保证预除尘效率，同时要设定合理的振打清灰周期，清灰过于频繁产生的二次扬尘增加袋区的阻力，并增加振打机构的故障发生率。
袋区需要合理设定清灰制度，满足运行的前提，清灰压力低、清灰周期长利于滤袋的使用寿命。
灰斗的及时排灰是保证除尘器稳定运行和安全的重要运行举措。
3、高频电源、调幅高频电源的工作原理
3.1高频电源工作原理和产品构成
3.1.1高频电源工作原理
原理上主要由三大块组成，即变换器、高频变压器、控制器，如图2所示。三相交流输入整流为直流电源，经逆变为高频交流，最后整流输出直流高压。变换器实现直流到高频交流的转换，高频变压器/高频整流器实现升压整流输出，为ESP提供供电电源。
3.1.2产品构成
高频电源结构上由高频控制柜、高频变压器二大部件组成。
3.2调幅高频电源的工作原理
3.2.1高频电源的控制模式
根据国内外有关资料以及目前市场上运用的高频电源来看，电除尘高频高压电源方案虽各有特色，但总结电路上基本上相类似，主要由工频整流滤波，谐振逆变电路，高频升压整流输出以及对电源的控制部分构成。采用的开关器件有单IGBT、IGBT模块、IPM模块;控制普遍采用DSP数字信号处理器或单片机。其不同在于触发控制模式上，对高频触发脉冲控制主要可分为：调频控制模式;调幅控制模式;脉冲控制模式三种。
与可控硅电源相同，对电场火花的捕捉和控制也是高频电源控制重要的一个环节。由于高频电源工作于高频之中，其火花的出现到击穿是在很短时间完成的，因此要求控制电路要有很快的响应时间，采用高速DSP可以胜任花可以被控制在很小的能级，仅为微秒级，有利于电场的恢复。三种控制模式对火花的控制各有不同，但都比常规电源有巨大的优势。
3.2.3调幅高频电源的工作原理
目前国内开发生产的电除尘高频电源其技术上已经达到或接近国外水平，但同国外技术一样，电除尘高频电源普遍采用调频工作模式或脉冲工作模式，由于其工作原理上的限制，在改造旧电除尘，特别是工况条件不好，除尘面积较小的电除尘时显得力不从心，除尘效果还不理想。主要原因在于调频或脉冲工作模式均是以单位时间内改变高压脉冲个数来实现调压的目的，其峰值得不到调整，较难完全符合除尘器工况变化是的特定需求以及和不同除尘器本体的匹配，另由于调频，会使得高频变压器效率下降，节能效果收到影响。
调幅高频调压模式使得高频逆变可以以设计开关频率20KHZ长期运行，无论工况变化始终工作于纯直流供电、联系电流模式、能提供最大的电晕电流，克服调频模式工况条件下无法实现连续电流的弊端。电路由工频整流滤波、谐振逆变电路、高频升压整流输出以及对电源控制四大部分构成，与调频高频高压开关电源基本相同。特点在于整流部分采用三相可控硅或BUCK母线电压调压技术。该技术充分利用了现有成熟的电源控制技术，特别是三相电源控制技术的应用，使得高频部分母线电压0-550V可调，完全实现高频电源的调幅调压控制。
4调幅高频电源的主要特点
4.1调幅高频电源的主要特点：
4.1.1、采用母线电压控制技术，使得输入变压器的一次输入电压可变，二次电压运行于闪络点附近，满足除尘动态变化的需求。
4.1.2、调幅调压模式使得高频逆变可以以设计开关频率20KHZ长期运行，保证变压器转换效率大于93%不变，保证变压器长期工作于设计频率，不受工况变化而影响。
4.1.3、采用纯直流供电、连续电流模式，提供最大电晕电流，克服调频模式无法实现连续电流的弊端。
4.1.4、闪络控制由调幅和调频共同作用，电流冲击小，恢复可靠，可适用于恶劣环境。
4.1.5、双层壳体设计，保证户外运行的稳定和可靠。
4.1.6、相同工况条件下，调幅高频电源比调频高频电源电晕功率大20%，效率提高10-15%以上。功率因数高，0.8-0.95，效率高，80-95%。
4.1.7、具有完善的保护功能：闪络、开路、短路、过载、欠压、过热、IGBT、油温及通讯失败等处理和报警。
4.2采用串并联混合谐振拓扑结构的逆变器，功率器件关断损耗为零，不仅降低器件的关断应力，提高效率，也减少电磁干扰。同时，设计良好的串联谐振逆变器有恒流特性，在输出短路时有极好的限流能力，可以提高系统的可靠性，特别适合电除尘器火花冲击、短路频繁的现场工况条件。而局域并联谐振电路有利于轻载运行稳定性，有利于改善二次电流波形，有利于提高设备功率因数,有利于提高设备效率。该变换器是以全桥串联谐振为主，兼有局域并联谐振的混合型拓扑结构，可以有效抑制电场火花的电流冲击，可以更迅速地熄灭火花并且快速恢复电场能量，能满足电除尘器持续火花放电和短路冲击的要求，适应负载的大范围变化，提高除尘效率。
4.3高频电源采用三相电源平衡输入，对电网无污染，无缺相损耗，属于绿色电源。效率与功率因数高，效率通常大于93%，功率因数通常也大于93%。高频电源安装在除尘器顶部，设备集成一体化，电缆用量显著减少，同时，不占用控制室空间，可节省土建成本。若用于改造常规电源，花费的成本比本体改造低，改造工期短，效果又好。
4.4设备具有高低压一体化控制功能。
5调幅高频电源的应用
电除尘进口浓度高，由于空间电荷效应的原因，第一电场形成电晕封闭现象，电晕电流小，闪络频繁，电压较低，极大的影响了除尘效率。高频电源与工频50Hz高压电源相比，高频电源纯直流供电时的输出电压纹波小于5%，远小于工频电源35%～45%的纹波百分比，其闪络电压高，运行平均电压可达工频电源的1.3倍，运行电流可达工频电源的2倍，用在第一电场里(注：我司电袋除尘器配置为：一、二电场高频电源，后级为袋区)，能够输入更多的功率，从而能够有效的提高收尘效率，是提高电除尘器性能的重要手段，是保证达到设计效率的有力保证。
6、结束语
电除尘调幅高频电源是一种新型电除尘电源，具有独特的电除尘电场特性，能够大幅度挖掘除尘器本体潜能，提供除尘效率，其突出特点如下：
1、不论电场变化，始终20KHZ全功率输出，受粉尘浓度影响较小，空载/负载伏安特性变化较小，具有恒流特性。
2、能大幅度提高电除尘收尘效率，特别是单一电场除尘效率，使得旧的三电场除尘器也能达到很高的除尘效率。通过电场电流的合理配置，可以实现最佳除尘效果，在获得大的电晕电流同时节约能耗。
3、电场击穿电压明显提高，提高了电除尘本体的电压等级。
调幅高频电源采用高频逆变开关技术，利用最新高频功率开关把工频电逆变为高频电，输出到微晶高频变压器升压，最后再由倍压整流升至所需电压输出至除尘器本体进行除尘，调幅高频电源是电除尘供电电源发展的一项最前沿的高新技术。我司#2炉电袋除尘器效率试验结果，排放为23.5mg/Nm³，满足设计要求。
原标题：调幅高频电源在电袋除尘器上的应用
