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)設計.pdf

1、電除塵電源新技術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準的日益嚴格，目前已經(jīng)成為一個重要的研究領域。盡管國內外企業(yè)關于高壓高頻大功率電除塵電源的產(chǎn)品逐漸進入市場，應用也越來越廣泛，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，涉及多種學科內容，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用優(yōu)勢，在DCMLCC-SPRC的數(shù)學描述和設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)學描述。DCMLCC-SPRC設計的前提是獲得電路的數(shù)學描述。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)之間的內在關系表達不明確，難

3、以用于優(yōu)化設計?；诖耍撐牡诙峦茖Я朔从矰CMLCC-SPRC電路特性的歸一化解析表達式，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)。在此基礎上，本論文還較為全面地給出了對DCMLCC-SPRC的數(shù)學描述，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)之間的內在聯(lián)系，為DCMLCC-SPRC的進一步研究和設計奠定了基礎。
　　 其次，提出了DCMLCC-SPRC和高壓高頻大功率變壓

4、器一體化設計方法。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。現(xiàn)有文獻往往把兩者分開考慮，忽視兩者的內在聯(lián)系，其結果是難以實現(xiàn)整體的優(yōu)化設計。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計思想和方法。通過基準值變換和寄生參數(shù)折算到變壓器高壓側等方法，成功解決了變壓器匝比和寄

5、生參數(shù)對一體化設計的相關性問題，使一體化設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計方案，并給出了實例，包括設計步驟、仿真、實驗結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力等優(yōu)異性能。在一體化設計的基礎上，論文討論了變壓器寄生參數(shù)對電路特性的影響，為變壓器的設計提供了理論指導。
　　 論文進行了D

6、CMLCC-SPRC系統(tǒng)擴容研究。采用變壓器低壓側并聯(lián)、高壓側串聯(lián)的結構可有效地提高輸出電壓；采用變壓器低壓側并聯(lián)、高壓側并聯(lián)的結構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計方法的研究成果具有很強的工程應用價值，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用奠定了基礎。
　　 再次，給出了較為完整的高壓高

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

8、提取結果進行了對比，發(fā)現(xiàn)理論計算值具有良好的工程應用價值。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)閃絡重啟動。為了準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，該方法難以直接應用于諧振電流波形嚴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，其結果不但豐富了高壓高頻