LCC-SPRC高壓高頻大功率電除塵電源的理論分析與功率參數(shù)設(shè)計.pdf

1、電除塵電源新技術(shù)能夠顯著提高除塵效率，在環(huán)境保護中發(fā)揮著越來越重要的作用，隨著節(jié)能減排政策的深化和大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，目前已經(jīng)成為一個重要的研究領(lǐng)域。盡管國內(nèi)外企業(yè)關(guān)于高壓高頻大功率電除塵電源的產(chǎn)品逐漸進入市場，應(yīng)用也越來越廣泛，但普遍缺乏對高壓高頻大功率電除塵電源基礎(chǔ)共性問題的研究，尚未涉及諧振變流器和高壓高頻變壓器一體化設(shè)計的方法。
　　 高壓高頻大功率電除塵電源屬于特種電源范疇，涉及多種學(xué)科內(nèi)容，具有一定研究難度。

2、本文從高壓高頻大功率電除塵電源的基礎(chǔ)問題和特殊性出發(fā)，論述了斷續(xù)電流模式串并聯(lián)諧振交流器(DCMLCC-SPRC)在高壓高頻大功率電除塵電源中的應(yīng)用優(yōu)勢，在DCMLCC-SPRC的數(shù)學(xué)描述和設(shè)計方法方面開展了較為系統(tǒng)深入的研究。
　　 首先，較為全面地給出了對DCMLCC-SPRC的數(shù)學(xué)描述。DCMLCC-SPRC設(shè)計的前提是獲得電路的數(shù)學(xué)描述。目前常用的基于數(shù)值計算和仿真的描述方法計算量大，電路參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系表達(dá)不明確，難

3、以用于優(yōu)化設(shè)計?；诖?，論文第二章推導(dǎo)了反映DCMLCC-SPRC電路特性的歸一化解析表達(dá)式，其形式簡單，僅含有等效電壓增益和并聯(lián)諧振電容與串聯(lián)諧振電容比值兩個參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，本論文還較為全面地給出了對DCMLCC-SPRC的數(shù)學(xué)描述，并通過大量實驗數(shù)據(jù)驗證了其正確性。該部分研究成果揭示了電路參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為DCMLCC-SPRC的進一步研究和設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　 其次，提出了DCMLCC-SPRC和高壓高頻大功率變壓

4、器一體化設(shè)計方法。本論文所討論的高壓高頻大功率DCMLCC-SPRC一個非常重要的特點是：采用高壓高頻大功率變壓器的寄生參數(shù)作為諧振元件。因此，DCMLCC-SPRC和變壓器是緊密聯(lián)系在一起的一個整體?，F(xiàn)有文獻(xiàn)往往把兩者分開考慮，忽視兩者的內(nèi)在聯(lián)系，其結(jié)果是難以實現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計。論文第三章提出了DCMLCC-SPRC和高壓高頻大功率變壓器一體化的設(shè)計思想和方法。通過基準(zhǔn)值變換和寄生參數(shù)折算到變壓器高壓側(cè)等方法，成功解決了變壓器匝比和寄

5、生參數(shù)對一體化設(shè)計的相關(guān)性問題，使一體化設(shè)計方法具有實際可操作性。論文第三章還進一步提出了電源系統(tǒng)分別在簡易控制和優(yōu)化控制下的一體化設(shè)計方案，并給出了實例，包括設(shè)計步驟、仿真、實驗結(jié)果和兩種控制方案的對比。其中，簡易控制具有控制策略簡單的優(yōu)點；優(yōu)化控制具有更高的電流輸出能力、更高的工作頻率和更低的電流應(yīng)力等優(yōu)異性能。在一體化設(shè)計的基礎(chǔ)上，論文討論了變壓器寄生參數(shù)對電路特性的影響，為變壓器的設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。
　　 論文進行了D

6、CMLCC-SPRC系統(tǒng)擴容研究。采用變壓器低壓側(cè)并聯(lián)、高壓側(cè)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)可有效地提高輸出電壓；采用變壓器低壓側(cè)并聯(lián)、高壓側(cè)并聯(lián)的結(jié)構(gòu)可有效地提高輸出電流，并采用上述兩種方法分別實現(xiàn)了95kV和1.2A的高壓大電流輸出。
　　 DCMLCC-SPRC和高壓高頻大功率變壓器一體化設(shè)計方法的研究成果具有很強的工程應(yīng)用價值，系統(tǒng)擴容研究為高頻電除塵電源在更高輸出電壓和電流場合的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 再次，給出了較為完整的高壓高

7、頻大功率變壓器設(shè)計實例。作為特種電源中的關(guān)鍵部件，高壓高頻大功率變壓器的設(shè)計涵蓋多種學(xué)科技術(shù)知識，不僅具有理論深度，而且直接和工程應(yīng)用緊密相關(guān)聯(lián)。其設(shè)計方法與常規(guī)變壓器不同，現(xiàn)有文獻(xiàn)缺乏對72kV/1A/(＞10kHz)輸出等級的高壓高頻大功率變壓器詳細(xì)設(shè)計過程的相關(guān)報道。論文第四章緊緊圍繞高壓高頻大功率變壓器的特殊性，提出指導(dǎo)原則，在討論相關(guān)問題的過程中完成了高壓高頻大功率變壓器的構(gòu)建。論文還對變壓器寄生參數(shù)值的理論計算結(jié)果和實驗精確

8、提取結(jié)果進行了對比，發(fā)現(xiàn)理論計算值具有良好的工程應(yīng)用價值。本章的研究成果豐富了高壓高頻大功率變壓器的設(shè)計方法，同時為高頻電除塵電源穩(wěn)定可靠運行提供了保障。
　　 最后，建立了DCMLCC-SPRC的大信號模型。由工作特性決定，電除塵電源頻繁地出現(xiàn)閃絡(luò)重啟動。為了準(zhǔn)確地分析電路啟動特性，需要建立電路模型。目前諧振變流器常用的是基于廣義平均法和基波分量的建模方法，該方法難以直接應(yīng)用于諧振電流波形嚴(yán)重偏離正弦波且存在斷續(xù)的DCMLCC

9、-SPRC。針對這種情況，論文第五章建立了控制量和輸出狀態(tài)量的微分方程關(guān)系式，消除了與諧振狀態(tài)量的耦合；同時還建立了單一諧振元件狀態(tài)量和輸出狀態(tài)量的關(guān)系式，不存在與控制量的耦合。所建立的DCMLCC-SPRC大信號模型形式簡單，通過仿真研究發(fā)現(xiàn)，其非常好地描述了電路啟動的暫態(tài)過程，并具有仿真速度快的優(yōu)點，同時避免了電路收斂性問題。
　　 論文較為系統(tǒng)地研究了DCMLCC-SPRC高壓高頻大功率電除塵電源，其結(jié)果不但豐富了高壓高頻