高频电源在火电厂静电除尘器中的应用

2.3高频电源控制器

HIRCON高频电源控制器采用两块32位DSP处理器作为核心，完成所有信号采样、数学运算、产生调整触发脉冲，实现电场内火花的检测判断及控制，把火花频率维持在一个合适的状态。

低压控制---HIRCON除对电除尘器高频整流变压器进行控制外，还集成了5路DO输出，可以对振打回路和加热回路进行控制，多达8套控制定时器，用于控制振打电机或电加热器在不同时段和控制模式下的振打频率及减电压的方式等。对于电磁振打锤方式的电除尘器，可将各供电区的电磁振打锤编组，然后再通过振打输出进行各组的逐一振打。控制器还提供了4路4~20mA信号和2路PT100信号输入，可根据需要关联到对应的DO输出，进行恒温加热控制及信号采集。

运行模式---HIRCON有四套运行模式可供选择，而且每套模式都有与该模式相配套可供设定的8套振打定时器。

ROQ---该软件为ESP优化计算软件，用于优化不同煤质及负载条件下的电场除尘效率。

以太网通讯---通讯系统基于ModbusTCP/IP通讯协议的100MB以太网通讯方式，很高的数据通讯速度，可更加实时快捷的传送各种实时数据和控制命令。

还原设置---系统通过TRUSTEKCTK软件实现一键备份及一键还原功能，给检修人员的维护提供极大便捷。

2.4高频电源的主要功能

2.4.1调频控制功能：高频电源通过调整逆变频率实现对窄脉冲电压的输出频率的调整，使电除尘得到合适的电晕电压和电流，逆变频率调整范围1kHz-501kHz，可在GM-Ⅱ机旁控制箱、配电室集中控制柜、控制室上位机上实现手动或自动调整。

2.4.2火花频率控制功能：当电除尘电场内部产生闪络击穿时，高频电源精确检测并记录电厂的击穿电压，通过自动调频控制方式跟踪闪络电压运行，根据设定的火花频率，自动调整输出电压的恢复速率，从而实现火花频率控制功能。

在不考虑能耗的前提下，电极到极板电压要近可能工作在临界火花放电电压附近，提高集尘效果。由于火花放电电压不是一个固定值，故需要自动控制系统实现自动检测和控制，将输出电压控制在临界火花放电电压（见下图）。高频电源能在全时域内精确检测火花闪络，关断电路的时间小于25μs（工频电源至少需2ms）。实践证明，从检测到火花闪络、关断IGBT到恢复二次电压、电流，全过程仅需20ms，是常规工频电源的20%，控制特性较常规工频电源更好。

2.4.3高级间歇供电控制功能：常规的间歇供电只能实现间歇比是1:2，1:4,1:6等偶数间歇，无法根据工况需要提供合适的间歇比和脉冲宽度。高频电源的间歇供电功能是采用高频脉冲输出，不受工频电正弦波限制，以25μs为脉冲时基，输出脉冲电压峰值达200kV，并可以任意调整高频脉冲群的宽度、间歇周期、脉冲群期电流和间歇期电流，为电场提供各种适当的波形（如下图1），更有效地降低了时间电流密度，均匀了空间场强分布，抑制了反电晕的产生，显著地提升了除尘效率。

2.4.4断电\降压振打功能：断电\降压振打功能是指电场对应的阳极振打动作时，对应的高压供电设备根据预先设定好的降压策略进行联动断电或按比例降压的功能，有效保证电场阳极振打的清灰效果，克服高比电阻粉尘造成的“反电晕”，提高除尘效率，同时此功能还可辅助节能。

3三河电厂静电除尘器高频电源改造后效果

高频电源改造后，增大了电晕功率，增加了电场粉尘的荷电效果，使极的吸附能力增强，除尘效率提高；高频电源供电电压平稳，波动小，反映在电流上就是电流值较小，波动小；运行人员根据电除尘器出口烟尘浓度进行电压和电流的调整，一般当二次电流500mA，二次电压45-55kV情况下电除尘器出口烟尘浓度就能满足小于20mg/Nm3的指标要求。

三河电厂#1机组电除尘改造后，粉尘排放值由60mg/Nm3降至18mg/Nm3；#2机组电除尘改造后，粉尘排放值由64mg/Nm3降至18mg/Nm3；#3机组电除尘改造后，粉尘排放值由49mg/Nm3降至19.5mg/Nm3；#4机组电除尘改造后，粉尘排放值由57mg/Nm3降至17mg/Nm3

4运行控制策略

4.1输入功率提升方面：

工频整流电源工作时二次电压平均值不高，但是二次电压峰值很高（平均值50KV时，峰值可以达到75KV以上），电场内部会由于很高的峰值电压而很容易产生火花，而且火花至少要维持20ms，再加上火花恢复过程至少30~50ms，影响运行参数降低除尘效率；如果火花控制策略不好，每分钟50~60个火花的话，那么累计起来影响除尘器运行的时间就比较长，除尘效率更加严重，同时火花产生时还浪费很多电能。

而高频整流电源后，二次电压纹波很小，基本是平稳直流，不会出现工频供电时很高的峰值电压，工作时电场内极不易放电，可以把运行电压、电流大幅提升，从而提高除尘效率。同时在电场产生火花放电时，高频电源系统可以在20us内快速关断IGBT，从而缩短火花影响的时间，提高除尘效率，同时还可以大大降低火花浪费的能耗。

因此，一、二电场采用高频电源对提高前部电场的除尘效率有明显效果；对于五电场采用移动极板后，阳极板的集灰清理的非常干净，利于提高除尘效率，同时也不易产生反电晕，应用高频电源可以产生很高的电流密度，增加了对细小粉尘的扑捉能力；同时由于移动极板极距增大的原因，更换为80KV高频电源更加适宜提升二次电压。

4.2反电晕的抑制方面：

工频电源受电源50Hz限制及供电时不可以偏励磁的限制，在间歇供电时，每次间歇时间必须是20ms的倍数（即2个半波的倍数），跨度较大，在优化充电比时间歇时间不够精细，如图2。

采用高频电源后，充电间歇时间非常灵活，最小单位可到20us，在应用反电晕自动优化时，优化的精细程度和准确度大大提高，从而较工频系统可以提高除尘效率。

延伸阅读：

高频电源在静电除尘器上的应用分析

电除尘专栏第9期 除尘技术之高频电源技术

电除尘器高频电源的运行与优化