CN112332692A - 一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，包括全桥逆变电路模块和阻容二极管缓冲电路模块；其中：全桥逆变电路模块用于控制着高频电源装置的电压输出，阻容二极管缓冲电路模块并联于全桥逆变电路模块中IGBT开关元器件两端，能够做到高效抑制瞬变电压，而且阻容二极管缓冲电路模块产生的感应电感较小，适用于保护大功率IGBT开关元器件。本发明通过在IGBT开关元器件两端并联阻容二极管缓冲电路来延长IGBT开关元器件使用寿命，降低开关损耗。

Description

一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***
技术领域
本发明涉及一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，具体涉及一种在IGBT开关元器件两端并联缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***。
背景技术
传统电除尘设备大多采用可控硅工频电源，具有输出直流脉动大、能量转换效率低、三相输出电压不平衡，对用电设备闪络冲击大等缺点。电除尘用高频电源(HighFrequency Power Supply)作为一种新型大功率直流电源用IGBT等大功率开关电子元器件代替传统的可控硅工频电子元器件，与传统工频电源相比，具有输
出电压等级高、功率因素高，与电除尘其他用电设备的匹配性能良好、电源的转换效率高等特点。实现了对能源高效利用、提升电除尘工作效率、减少工厂烟气污染粉尘排放的目的。
电除尘用高频电源逆变电路为了提升输出交流电的频率，通常是通过控制***下发高PWM占空比指令来提高频率，这将导致IGBT开关元器件在运行过程中有较大的开关损耗。为了延长IGBT开关元器件使用寿命，降低开关损耗带来的IGBT开关元器件损坏风险，通常会在IGBT开关元器件两端并联缓冲电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，通过在IGBT开关元器件两端并联阻容二极管缓冲电路来延长IGBT开关元器件使用寿命，降低开关损耗。进一步对电除尘用高频电源逆变***IGBT开关元器件及缓冲电容和缓冲电。阻进行选型。
本发明采取如下技术方案来实现的：
一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，包括全桥逆变电路模块和阻容二极管缓冲电路模块；其中：
全桥逆变电路模块用于控制着高频电源装置的电压输出，阻容二极管缓冲电路模块并联于全桥逆变电路模块中IGBT开关元器件两端，能够做到高效抑制瞬变电压，而且阻容二极管缓冲电路模块产生的感应电感较小，适用于保护大功率IGBT开关元器件。
本发明进一步的改进在于，全桥逆变电路模块包括IGBT开关元器件V1-V4，IGBT开关元器件V2的集电极连接GBT开关元器件V1的发射极，IGBT开关元器件V4的集电极连接GBT开关元器件V3的发射极，IGBT开关元器件V1的集电极和IGBT开关元器件V3的集电极连接在滤波电容C的一端，IGBT开关元器件V2的发射极和IGBT开关元器件V4的发射极连接在滤波电容C的另一端。
本发明进一步的改进在于，全桥逆变电路模块采用的IGBT开关元器件在选型时，从1)耐流值和2)耐压值两个方面考虑。
本发明进一步的改进在于，1)耐流值：IGBT开关元器件耐流值即最大电流值为整流模块输出电流的2倍，电除尘用高频电源直流母线电流IDC＝150A，则IGBT开关元器件耐流值为300A，依据规程：IGBT开关元器件短时耐流达到输入电流的2-3倍，所以在IGBT开关元器件选型时，耐流参数选择为600A。
本发明进一步的改进在于，2)耐压值：逆变电路模块两端输入电压即整流模块输出电压最大值UDC＝561V，在全桥逆变电路中，每桥臂由两个IGBT开关元器件串联组成，故每个IGBT开关元器件耐压值为561/2＝280.5V，依据规程：IGBT开关元器件短时耐压要达到输入电压的2-3倍，所以在IGBT开关元器件选型时，耐压参数选择为841.5V。
本发明进一步的改进在于，阻容二极管缓冲电路模块由缓冲电容CSNU及缓冲电阻RSNU串联组成。
本发明进一步的改进在于，所述缓冲电容CSNU选型时，保证IGBT开关元器件关断瞬间电压上升缓慢，具体电容参数计算式为：
Figure BDA0002793682990000031
其中：IDC——逆变电路模块输入母线电流150A；UDC——逆变电路模块输入母线电压561V；τ——IGBT开关元器件关断时间0.1μs。
本发明进一步的改进在于，所述缓冲电阻RSNU选型时，保证IGBT开关元器件导通过程中缓冲电容CSNU释放95％的电量时，缓冲电阻RSNU可将此电量消耗掉；根据规程：RC时间常数小于IGBT开关元器件导通时间的1/3，同时避免IGBT开关元器件导通过程中放电电流过大，缓冲电阻RSNU选型范围为：
Figure BDA0002793682990000032
其中：T——IGBT开关元器导通时间0.0001(s)。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
1.本发明提出一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，通过在IGBT开关元器件两端并联阻容二极管缓冲电路来延长IGBT开关元器件使用寿命，降低开关损耗。
2.本发明对IGBT开关元器件及缓冲电容和缓冲电。阻进行选型，选择适用于电除尘用高频电源逆变***的元器件。
附图说明
图1为火电厂电除尘用全桥逆变电路模块拓扑结构。
图2为阻容二极管缓冲电路图。
具体实施方式
下面通过附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，全桥逆变电路模块作为电除尘用高频电源的核心组成部分，控制着高频电源装置的电压输出。
全桥逆变电路模块是由四个IGBT开关元器件组成，有效克服了半桥逆变电路的输出电压过低等缺点，全桥逆变电路模块在工作状态下，对侧两个IGBT开关元器件同时通断，同侧IGBT开关交替通断，得到A、B两相交流电。全桥逆变电路模块包括IGBT开关元器件V1-V4，IGBT开关元器件V2的集电极连接GBT开关元器件V1的发射极，IGBT开关元器件V4的集电极连接GBT开关元器件V3的发射极，IGBT开关元器件V1的集电极和IGBT开关元器件V3的集电极连接在滤波电容C的一端，IGBT开关元器件V2的发射极和IGBT开关元器件V4的发射极连接在滤波电容C的另一端。
在电除尘用高频电源电路拓扑中，大多采用全桥逆变电路模块拓扑结构。对于里面所采用的IGBT开关元器件在选型时，需从(1)耐流值和(2)耐压值两个方面考虑：
(1)耐流值
IGBT开关元器件耐流值即最大电流值为整流模块输出电流的2倍，电除尘用高频电源直流母线电流IDC＝150A，则IGBT开关元器件耐流值为300A，依据规程：IGBT开关元器件短时耐流要达到输入电流的2-3倍，所以在IGBT开关元器件选型时，耐流参数选择为600A。
(2)耐压值
逆变电路模块两端输入电压即整流模块输出电压最大值UDC＝561V，在全桥逆变电路模块中，每桥臂由两个IGBT开关元器件串联组成，故每个IGBT开关元器件耐压值为561/2＝280.5V，依据规程：IGBT开关元器件短时耐压要达到输入电压的2-3倍，所以在IGBT开关元器件选型时，耐压参数选择为841.5V。
如图2所示，阻容二极管缓冲电路拓扑结构图，由缓冲电容CSNU和缓冲电。阻RSNU及快速二极管构成，此缓冲电路原理是利用小型阻容二极管，能够做到高效抑制瞬变电压，而且缓冲电路产生的感应电感较小，适用于保护大功率IGBT开关元器件。
在电除尘用高频电源逆变***运行过程中，通常逆变电路模块输入功率较大，所以在IGBT开关元器件两端大多采用阻容二极管缓冲电路拓扑。在阻容二极管缓冲电路元器件参数选型时，需考虑缓冲电容CSNU和缓冲电。阻RSNU。
(1)缓冲电容CSNU
缓冲电容CSNU在选型时，需保证IGBT开关元器件关断瞬间电压上升缓慢，具体电容参数计算如下式：
Figure BDA0002793682990000051
式(1)中：IDC——逆变电路模块输入母线电流150(A)；UDC——逆变电路模块输入母线电压561(V)；τ——IGBT开关元器件关断时间0.1(μs)。
(2)缓冲电阻RSNU
缓冲电阻RSNU在选型时，需保证IGBT开关元器件导通过程中缓冲电容CSNU释放95％的电量时，缓冲电阻RSNU可将此电量消耗掉。根据规程：RC时间常数要小于IGBT开关元器件导通时间的1/3，还要避免IGBT开关元器件导通过程中放电电流过大，缓冲电阻RSNU选型范围如下式：
Figure BDA0002793682990000052
式(2)中：T——IGBT开关元器导通时间0.0001(s)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，其特征在于，包括全桥逆变电路模块和阻容二极管缓冲电路模块；其中：
全桥逆变电路模块用于控制着高频电源装置的电压输出，阻容二极管缓冲电路模块并联于全桥逆变电路模块中IGBT开关元器件两端，能够做到高效抑制瞬变电压，而且阻容二极管缓冲电路模块产生的感应电感较小，适用于保护大功率IGBT开关元器件。
2.根据权利要求1所述的一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，其特征在于，全桥逆变电路模块包括IGBT开关元器件V1-V4，IGBT开关元器件V2的集电极连接GBT开关元器件V1的发射极，IGBT开关元器件V4的集电极连接GBT开关元器件V3的发射极，IGBT开关元器件V1的集电极和IGBT开关元器件V3的集电极连接在滤波电容C的一端，IGBT开关元器件V2的发射极和IGBT开关元器件V4的发射极连接在滤波电容C的另一端。
3.根据权利要求2所述的一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，其特征在于，全桥逆变电路模块采用的IGBT开关元器件在选型时，从1)耐流值和2)耐压值两个方面考虑。
4.根据权利要求3所述的一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，其特征在于，1)耐流值：IGBT开关元器件耐流值即最大电流值为整流模块输出电流的2倍，电除尘用高频电源直流母线电流IDC＝150A，则IGBT开关元器件耐流值为300A，依据规程：IGBT开关元器件短时耐流达到输入电流的2-3倍，所以在IGBT开关元器件选型时，耐流参数选择为600A。
5.根据权利要求3所述的一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，其特征在于，2)耐压值：逆变电路模块两端输入电压即整流模块输出电压最大值UDC＝561V，在全桥逆变电路中，每桥臂由两个IGBT开关元器件串联组成，故每个IGBT开关元器件耐压值为561/2＝280.5V，依据规程：IGBT开关元器件短时耐压要达到输入电压的2-3倍，所以在IGBT开关元器件选型时，耐压参数选择为841.5V。
6.根据权利要求1所述的一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，其特征在于，阻容二极管缓冲电路模块由缓冲电容CSNU及缓冲电阻RSNU串联组成。
7.根据权利要求6所述的一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，其特征在于，所述缓冲电容CSNU选型时，保证IGBT开关元器件关断瞬间电压上升缓慢，具体电容参数计算式为：
Figure FDA0002793682980000021
其中：IDC——逆变电路模块输入母线电流150A；UDC——逆变电路模块输入母线电压561V；τ——IGBT开关元器件关断时间0.1μs。
8.根据权利要求6所述的一种具有缓冲电路的电除尘用高频电源逆变***，其特征在于，所述缓冲电阻RSNU选型时，保证IGBT开关元器件导通过程中缓冲电容CSNU释放95％的电量时，缓冲电阻RSNU可将此电量消耗掉；根据规程：RC时间常数小于IGBT开关元器件导通时间的1/3，同时避免IGBT开关元器件导通过程中放电电流过大，缓冲电阻RSNU选型范围为：
Figure FDA0002793682980000022
其中：T——IGBT开关元器导通时间0.0001(s)。
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