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摘 要：本文介绍了电除尘高压恒流电源的特点、工作原理及恒流电源除尘技术的组成和应用。由于湿电除尘器需要一种特殊行业的电源，本文介绍了一种适合湿电除尘器上用不怕短路的电除尘器高压恒流电源，能满足多种湿电除尘器如管式湿电除尘、板式湿电除尘等多种电除尘的要求。
关键词：电除尘器；高压脉冲电源；除尘效率；恒流电源
国际能源署根据当前的技术发展情况分别制定了2020年及2030年的燃煤电厂污染物排放目标：2020 年目标，烟尘为1～5mg/m3，NOX 为30mg/m3，SOX为25mg/m3；2030 年目标，烟尘<1mg/m3，NOX<10mg/m3，SOX<10mg/m3。根据国家科技部发布的国家重点研发计划试点专项2016 年度第一批项目中“大气污染成因与控制技术研究”试点专项“污染源全过程控制技术”技术方向，项目“燃煤电站低成本超低排放控制技术及规模装备”中，也明确将超超低排放（在燃烧天然气排放标准基础上SO2、NOX、SO3、粉尘、重金属等污染物排放浓度进一步降低50%）作为考核指标之一，未来燃煤电厂可能将实行更严格的排放要求。将迎来电力除尘行业新的市场增长点。
直流电源是电除尘器实现节能的关键部件之一，被业内一致认为是新一代供电电源的发展方向。由干法除尘器无法满足现在国家对大气污染排放要求，2010年后就开始进行电除尘器低低温改造项目，在低低温改造项目过程中需要增加一段湿尘除尘器，湿法除尘器需要种特殊电源——恒流电源。
一、恒流电源简介
恒流高压直流电源简称“恒流源”，它其实是一种“电流源”即电源输出电流的大小与负载的大小无关，其主控量是“电流”。该电源应用在电除尘器上，与“电压源”相比具备很多优点：其一是该电源在电除尘器上的供电特性呈“正反馈”工作，即电源输出电功率大小与除尘器所需电功率大小成正比关系；如当除尘器某时刻粉尘浓度变大，要除尘器保持除尘效率不变则需要给除尘器供电的高压电源在该时刻同步增大输出功率；正由于恒流源输出电流恒定，而输出电压随负载大小变化而变化，当粉尘浓度变大时，则恒流电源输出电压也同步增大，所反应在除尘器上即电源输出电功率是同步增大。而正是由于恒流电源对除尘器来说是正反馈工作，所以该电源适应工况能力强，运行稳定，且能长期保持高沉积效率。其二是该电源输出波形无畸变（该电源主要采用L-C-L回路来实现由电压源到电流源的变换），能提高除尘器的运行电压、电流水平，提高除尘器的工作效率；由于除尘器机械特性（极间距、极线形式、极板形式等）在除尘器安装好后是一定的，则对该除尘器来说无能采用何种电源其击穿电压（峰值电压）也是一定的，在同样的峰值电压下，那么输出波形无畸变的电源相对于波形有畸变的电源来说其工作电压（平均电压）肯定要高些。其三是该电源由于是一种电流源，故能承受瞬态、稳态的短路情况；且采用模块式并联结构，其可靠性更高，操作简单、维修方便。
二、高压恒流电源主要研究内容
1.恒流电源主回路设计技术研究
恒流源主要回路由可控硅调压部分、LCL谐振部分、开路保护部分、变压器部分等组成。其中可控硅调压部分主要由两只单相可控硅组成，可通过调节可控硅的导通角调节一次侧输入电压的大小（0～380VAC）；LCC谐振部分主要由电感L、电容C、电感L与变压器输入端组成LCL谐振电路；开路保护电路主回路由单相整流桥D1、电压BL1、一只单相可控硅SCR1组成，当保护电路检测到a、b两点电压超过设定值时，及时触发单相可控硅SCR1，使主回路电流输入过大，控制器保护引起前端断路器跳闸从而保护恒流源变压器损坏；变压器部分通过高压升压、整流后，最终输出直流高压通过阻尼电阻、高压隔离开关柜与本体电场相连。
2.恒流电源控制器软硬件设计，其中硬件设计包括微处理模塊、信号调理模块、通讯模块等；软件设计包括uC/0S-‖移植以及程序结构设计
由于高压电源的电压、电流很高，导致功率开关器件输出电流比较大，能耗增大，这就对元器件的要求应有所选择。采用调压调幅技术，可有效降低伴随谐振部分带来的损耗。同时采用开路保护电路，使输出的电压超过设定值后，起到保护主要元器件和变压器的作用；与此同时需要有高速多核CPU通过特定电除尘行业的算法相结合。另外由于电除尘行业现场信号干扰大的特点，所有模拟电路、数字电路全采用了光电隔离技术，使外部干扰对控制部分的干扰降到最低。同时为了满足现场有不同主机对同一控制器监控操作数据的要求，采用了特定芯片，可同时支持5台主机同时监控一个高压控制系统功能。
3.开路保护电路设计
开路保护电路由开路保护电路主回路和开路保护电路控制部分两部分组成。其中开路保护电路主回路由单相整流桥D1、电压BL1、一只单相可控硅SCR1组成；开路保护电路控制部分由可控硅触发续流电路和电压检测电路组成。电压检测电路a、b输入电压达到设定值后触发可控硅Q1单相导通，主回路一次电流瞬间增大。当主控制系统检测到输入电流瞬间增大后，及时断开前级主回路斷路器并显示报警故障信号。
通过新的电源理论、新型模块化电路、新型电子器件等，以满足恒流电源设备小型化、高效化和高性能化的时代发展要求。保证恒流电源的运行稳定、可靠性高，能长期保护沉积效率，能承受瞬态及稳态短路。采用并联模块化的设计，检修方便，电源故障率低。提高恒流电源功率因素，不随工况变化而变化，体现节电效果。提高输入和输出的波形的完整性，以减小对电网的干扰。恒流电源的高运行电压，能够抑制放电，并对机械缺陷有一定惰性。
三、高压恒流电源关键技术
1.恒流电源L-C-L谐振网线设计
主回路通过单相交流电压经双向可控硅后，通过调节输入电压的大小，再通过n组的LCL并联谐振网线设计并与高压整流变压器的原边一起构成回路，最终输出可调的二次电压和二次电流。其特点在于由n组的LCL并联谐振组成的网线设计。
2.恒流电源开路保护电路
主回路在输入变压器之前，加入检测两输入端a、b的电压的大小，通过开路保护电路的控制部分，当a、b两端的电压大于设定值电压时，触发主回路中的单相可控硅D1导通，从而形成主回路中电流瞬间增大，控制器检测到电流瞬间增大后，断开主回路中的主断路器，并报警，从而实现了保护变压器的目的。
参考文献：
[1]《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）
[2]《电除尘器性能测试方法》（GB/T 13931-2002）
[3]《变压器》（JB/T4276）
作者简介：
陈军律，单位浙江连成环保科技有限公司，工程师。
关键词：电除尘器；高压脉冲电源；除尘效率；恒流电源
国际能源署根据当前的技术发展情况分别制定了2020年及2030年的燃煤电厂污染物排放目标：2020 年目标，烟尘为1～5mg/m3，NOX 为30mg/m3，SOX为25mg/m3；2030 年目标，烟尘<1mg/m3，NOX<10mg/m3，SOX<10mg/m3。根据国家科技部发布的国家重点研发计划试点专项2016 年度第一批项目中“大气污染成因与控制技术研究”试点专项“污染源全过程控制技术”技术方向，项目“燃煤电站低成本超低排放控制技术及规模装备”中，也明确将超超低排放（在燃烧天然气排放标准基础上SO2、NOX、SO3、粉尘、重金属等污染物排放浓度进一步降低50%）作为考核指标之一，未来燃煤电厂可能将实行更严格的排放要求。将迎来电力除尘行业新的市场增长点。
直流电源是电除尘器实现节能的关键部件之一，被业内一致认为是新一代供电电源的发展方向。由干法除尘器无法满足现在国家对大气污染排放要求，2010年后就开始进行电除尘器低低温改造项目，在低低温改造项目过程中需要增加一段湿尘除尘器，湿法除尘器需要种特殊电源——恒流电源。
一、恒流电源简介
恒流高压直流电源简称“恒流源”，它其实是一种“电流源”即电源输出电流的大小与负载的大小无关，其主控量是“电流”。该电源应用在电除尘器上，与“电压源”相比具备很多优点：其一是该电源在电除尘器上的供电特性呈“正反馈”工作，即电源输出电功率大小与除尘器所需电功率大小成正比关系；如当除尘器某时刻粉尘浓度变大，要除尘器保持除尘效率不变则需要给除尘器供电的高压电源在该时刻同步增大输出功率；正由于恒流源输出电流恒定，而输出电压随负载大小变化而变化，当粉尘浓度变大时，则恒流电源输出电压也同步增大，所反应在除尘器上即电源输出电功率是同步增大。而正是由于恒流电源对除尘器来说是正反馈工作，所以该电源适应工况能力强，运行稳定，且能长期保持高沉积效率。其二是该电源输出波形无畸变（该电源主要采用L-C-L回路来实现由电压源到电流源的变换），能提高除尘器的运行电压、电流水平，提高除尘器的工作效率；由于除尘器机械特性（极间距、极线形式、极板形式等）在除尘器安装好后是一定的，则对该除尘器来说无能采用何种电源其击穿电压（峰值电压）也是一定的，在同样的峰值电压下，那么输出波形无畸变的电源相对于波形有畸变的电源来说其工作电压（平均电压）肯定要高些。其三是该电源由于是一种电流源，故能承受瞬态、稳态的短路情况；且采用模块式并联结构，其可靠性更高，操作简单、维修方便。
二、高压恒流电源主要研究内容
1.恒流电源主回路设计技术研究
恒流源主要回路由可控硅调压部分、LCL谐振部分、开路保护部分、变压器部分等组成。其中可控硅调压部分主要由两只单相可控硅组成，可通过调节可控硅的导通角调节一次侧输入电压的大小（0～380VAC）；LCC谐振部分主要由电感L、电容C、电感L与变压器输入端组成LCL谐振电路；开路保护电路主回路由单相整流桥D1、电压BL1、一只单相可控硅SCR1组成，当保护电路检测到a、b两点电压超过设定值时，及时触发单相可控硅SCR1，使主回路电流输入过大，控制器保护引起前端断路器跳闸从而保护恒流源变压器损坏；变压器部分通过高压升压、整流后，最终输出直流高压通过阻尼电阻、高压隔离开关柜与本体电场相连。
2.恒流电源控制器软硬件设计，其中硬件设计包括微处理模塊、信号调理模块、通讯模块等；软件设计包括uC/0S-‖移植以及程序结构设计
由于高压电源的电压、电流很高，导致功率开关器件输出电流比较大，能耗增大，这就对元器件的要求应有所选择。采用调压调幅技术，可有效降低伴随谐振部分带来的损耗。同时采用开路保护电路，使输出的电压超过设定值后，起到保护主要元器件和变压器的作用；与此同时需要有高速多核CPU通过特定电除尘行业的算法相结合。另外由于电除尘行业现场信号干扰大的特点，所有模拟电路、数字电路全采用了光电隔离技术，使外部干扰对控制部分的干扰降到最低。同时为了满足现场有不同主机对同一控制器监控操作数据的要求，采用了特定芯片，可同时支持5台主机同时监控一个高压控制系统功能。
3.开路保护电路设计
开路保护电路由开路保护电路主回路和开路保护电路控制部分两部分组成。其中开路保护电路主回路由单相整流桥D1、电压BL1、一只单相可控硅SCR1组成；开路保护电路控制部分由可控硅触发续流电路和电压检测电路组成。电压检测电路a、b输入电压达到设定值后触发可控硅Q1单相导通，主回路一次电流瞬间增大。当主控制系统检测到输入电流瞬间增大后，及时断开前级主回路斷路器并显示报警故障信号。
通过新的电源理论、新型模块化电路、新型电子器件等，以满足恒流电源设备小型化、高效化和高性能化的时代发展要求。保证恒流电源的运行稳定、可靠性高，能长期保护沉积效率，能承受瞬态及稳态短路。采用并联模块化的设计，检修方便，电源故障率低。提高恒流电源功率因素，不随工况变化而变化，体现节电效果。提高输入和输出的波形的完整性，以减小对电网的干扰。恒流电源的高运行电压，能够抑制放电，并对机械缺陷有一定惰性。
三、高压恒流电源关键技术
1.恒流电源L-C-L谐振网线设计
主回路通过单相交流电压经双向可控硅后，通过调节输入电压的大小，再通过n组的LCL并联谐振网线设计并与高压整流变压器的原边一起构成回路，最终输出可调的二次电压和二次电流。其特点在于由n组的LCL并联谐振组成的网线设计。
2.恒流电源开路保护电路
主回路在输入变压器之前，加入检测两输入端a、b的电压的大小，通过开路保护电路的控制部分，当a、b两端的电压大于设定值电压时，触发主回路中的单相可控硅D1导通，从而形成主回路中电流瞬间增大，控制器检测到电流瞬间增大后，断开主回路中的主断路器，并报警，从而实现了保护变压器的目的。
参考文献：
[1]《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）
[2]《电除尘器性能测试方法》（GB/T 13931-2002）
[3]《变压器》（JB/T4276）
作者简介：
陈军律，单位浙江连成环保科技有限公司，工程师。