DE3522568A1 - Verfahren zum betrieb eines elektrofilters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrofilters mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (DE-AS 19 23 952).

Zur Abgasreinigung oder allgemeiner zur Abscheidung von Fremdstoffen aus einem strömenden Medium werden häufig Elektrofilter verwendet, deren Platten und Sprühdrähte mit einer so hohen Gleichspannung versorgt werden, daß in dem zwischen den Platten und Sprühdrähten hindurchge­ führten Medium eine Ionisierung der enthaltenen Fremd­ stoffe und deren Abscheidung an den Platten auftritt. Im Interesse eines hohen Abscheidegrades wird die Gleich­ spannung (Versorgungsspannung) der Platten und Sprüh­ drähte möglichst hoch gewählt. Andererseits laufen bei einer hohen Versorgungsspannung auch im Gas selbt Ioni­ sierungsvorgänge ab, die zu einer ständigen Entladung des Filters bis hin zu einer Korona-Entladung an den Sprühdrähten führen.

Steigt die Versorgungsspannung über einen Grenzwert an, so entlädt sich das Filter über kurze Durchschläge oder sogar über Spannungsdurchbrüche bis hin zu einem statio­ nären Lichtbogen, falls der von der Spannungsversorgung gelieferte Gleichstrom nicht unterbrochen wird. Bis zum anschließenden Wiederaufbau einer hohen Gleichspannung ist dann keine nennenswerte Fremdstoff-Abscheidung mög­ lich. Außerdem verursachen diese Vorgänge einen Ver­ schleiß des Filters, insbesondere seiner Sprühdrähte, und geringe Standzeiten der ganzen Vorrichtung.

Die Ionisierungsvorgänge und damit der erwähnte Grenzwert der Versorgungsspannung sind von der Verteilung der elek­ trischen Feldstärke zwischen den Platten des Elektrofil­ ters abhängig. Isolierende Schichten aus an den Platten abgeschiedenen Fremdstoffen müssen in bestimmten Zeitab­ ständen - gegebenfalls unter möglichst kurzzeitigen Abschalten der Versorgungsspannung - abgeklopft, gesam­ melt und entnommen werden. Ferner bilden sich durch die Ionisierung Raumladungen mit starken Verzerrungen im Potentialverlauf zwischen den Platten aus, wobei es zwischen Platten und Raumladungen sogar zu einer Umkehr des Spannungsgradienten und der Sprührichtung kommen kann.

Der erwähnte Grenzwert ist also während des Betriebes nicht konstant. Für eine gute Abscheidung sollte die Versorgungsspannung des Filters möglichst nahe an diesem sich praktisch unkontrollierbar änderndem Grenzwert ge­ halten werden.

Handelsübliche Elektrofilter enthalten eine Spannungs­ versorgung, die an zwei Phasen eines Drehstromnetzes an­ geschlossen ist und dem Netz über einen elektronischen Steller einen Wechselstrom entnimmt. Die Ausgangsspannung des Stellers ist über den Zündwinkel anschittsgesteuert und liefert einen gegenüber der Eingangsspannung phasen­ verschobenen, netzfrequenten Wechselstrom, der dann nach Hochtransformieren und Gleichrichten als pulsierender Dauerstrom das Elektrofilter speist. Zur Annäherung an die optimalen Arbeitsbedingungen des Filters ist in der DE-AS 19 23 952 vorgeschlagen, über die Anschittssteue­ rung im Steller die Spannung am Elektrofilter nach einer bestimmten Hochlauffunktion hochzufahren, bis der dem momentanen Zustand des Filters entsprechende Grenzwert erreicht ist und es zu einem Spannungsdurchschlag oder zu einer ähnlichen plötzlichen Entladung des Filters kommt.

In der Regel muß nach einem Durchschlag der Wechselstrom­ steller zunächst gesperrt werden, um einen Lichtbogen zu vermeiden und die Entionisierung des gebildeten Plasmas abzuwarten. Die stromlose Mindestpause ist durch die Fre­ quenz des Stellers, also die Netzfrequenz, bestimmt. Da­ durch ergibt sich, daß das Filter von einem Gleichstrom gespeist wird, der mit einer der Netzfrequenz entspre­ chenden Welligkeit praktisch lückenlos fließt und nach einem Durchbruch unterbrochen ist. Für die von diesem Strom gespeiste Filterspannung ergibt sich jeweils ein bis zum Durchschlag ansteigender, welliger Verlauf.

Es sind auch schon Elektrofilter vorgeschlagen worden, bei denen darauf verzichtet ist, das Filter mit einem derartigen, praktisch lückenlos fließenden Gleichstrom zu versorgen, der von einem netzfrequenten Wechselstrom­ steller dem Versorgungsnetz entnommen, hochtransformiert und gleichgerichtet wird. Vielmehr wird das Filter durch eine Folge einzelner Spannungs- oder Gleichstromimpulse aufgeladen. Um jeweils bei einem Impuls die Ladung nach­ zuliefern, die während der Impulspausen über das Medium geflossen ist, werden Frequenz und/oder Dauer der einzel­ nen Impulse so vorgegeben, daß die mittlere Stromstärke dieser isolierten Gleichstromimpulse einen dem jeweiligen Filterzustand angepaßten Filterstrom-Sollwert annimmt. Dadurch entsteht eine entsprechend der Puls-Folgefrequenz wellige Filterspannung, deren Wert möglichst unterhalb der Durchschlaggrenze liegt.

Hierbei entsteht die technische Schwierigkeit, mittels der kurzen Impulse dem Filter die erforderliche Energie zur Verfügung zu stellen. Dazu ist in der US-PS 36 41 740 vorgeschlagen, mittels der gleichgerichteten Netzspannung eine Reihe von Kondensatoren aufzuladen, die dann über Thyristoren, Hochspannungstransformatoren und einen Halbwellen-Gleichrichter an das Elektrofilter gelegt werden. Die Breite der an das Elektrofilter gelangenden Stromimpulse beträgt z. B. 5% der zwischen diesen Im­ pulsen liegenden Impulspause.

Als optimales Verfahren wird heute eine Kombination an­ strebt, bei der das Filter zunächst über einen Gleich­ richter mit einer bereits verhältnismäßig hohen, prak­ tisch konstanten Grund-Gleichspannung vorgespannt wird, der dann zur Erzeugung einer welligen Filterspannung eine Wechselspannung oder isolierte Einzel-Spannungsim­ pulse überlagert werden.

Nach der US-PS 29 84 215 soll deren Höhe erheblich über der Durchschlagspannung des Filters liegen, jedoch durch eine sehr kurze Impulsdauer erreicht werden, daß sich bei der Entladung des Filters kein Lichtbogen ausbildet. Dauer, Form und Pulsfolgefrequenz dieser isolierten Einzelimpulse werden dem jeweiligen Belastungszustand des Filters angepaßt. Gemäß der europäischen Patent­ schrift 0 034 075 werden dem auf die konstante Grund- Gleichspannung vorgespannten Filter isolierte Stromim­ pulse zugeführt, deren Maximalamplitude entsprechend einem Sollwert für den Filterstrom so gesteuert wird, daß das Filter dadurch jeweils pulsförmig auf eine unter der Durchbruchsspannung liegende Maximalspannung aufgeladen wird. Diese Stromimpulse werden einem von einem Gleichrichter gespeisten Zwischenkreis mittels eines auf die gewünschte Pulsbreite dimensionierten Schwingkreis-Umrichters bzw. eines frequenzgesteuerten Umrichters mit Zwangslöschung entnommen und hochtrans­ formiert. Die Welligkeit der Filterspannung wird dabei auch dadurch sichergestellt, daß eine Diode jeweils eine Polarität der hochtransformierten Stromimpulse unter­ drückt.

In der DE-OS 27 13 675 ist eine einfache Stromversorgung vorgeschlagen, bei der die Grundspannung von einem an zwei Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossenen, an­ schnittsgesteuerten Wechselstromsteller mit nachgeschal­ tetem Transformator und Gleichrichter geliefert wird. Die mit der Grund-Gleichspannung versorgten Elektroden sind über einen Koppelkondensator an die Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators gelegt ist, dessen Primärwicklung über einen Wechselrichter in Mittelpunkt­ schaltung von einem steuerbaren Gleichrichtergerät ge­ speist wird. Dadurch wird der Grundspannung eine nicht gleichgerichtete Wechselspannung mit einer belastungs­ abhängig zwischen 50 Hz und 2 kHz veränderbaren Frequenz überlagert wird.

Sollen diese von den Eigenschaften des Abscheidungspro­ zesses bestimmten Verfahren am Betriebsort des Filters eingesetzt werden, so sind aber auch die Anforderungen an das Versorgungsnetz zu bechten, für die immer stren­ gere Bestimmungen gelten. So müssen z. B. Grenzen für die Blindstrom- und Oberschwingungs-Belastung des Netzes so­ wie eine unsymmetrische Belastung zwischen den Dreh­ stromanschlüssen des Versorgungsnetzes beachtet werden. Schließlich sind auch die Installationskosten möglichst gering zu halten.

Mit der Erfindung wird nun ein Verfahren zur Verfügung gestellt, das an die sich jeweils ändernden Betriebsbe­ dingungen möglichst optimal angepaßt werden kann und insbesondere bei Überschlägen rasch reagiert.

Da dem Filter eine verhältnismäßig hohe Leistung über­ tragen werden muß, wird zur Lösung dieser Aufgabe auf diejenigen bekannten Verfahren zurückgegriffen, bei denen ein mittels eines elektronischen Stellers umge­ richteter Wechselstrom hochtransformiert und zur Erzeugung einer Grund-Gleichspannung über einen Brücken­ gleichrichter gleichgerichtet wird. Das Filter wird also praktisch mit einem Dauer-Gleichstrom gespeist und weist daher bei konstantem Betrieb nur eine der Umrichterfre­ quenz entsprechende Oberwelligkeit seiner Versorgungspan­ nung auf. Dieser Grundgleichspannung können noch auf be­ kannte Weise Hochspannungsimpulse überlagert werden, je­ doch kann wegen des erfindungsgemäßen Umrichterverfahrens auf diese zusätzlichen Hochspannungsimpulse in vielen Fällen auch verzichtet werden.

Gemäß der Erfindung wird der Wechselstrom mit einer Um­ richterfrequenz von einigen Kilohertz, insbesondere etwa 2 kHz oder mehr, erzeugt.

Während also beim Stand der Technik ein Frequenzumrichter nur dann verwendet wird, wenn einer Grundgleichspannung zur Erzeugung einer für den Abscheidungsvorgang ange­ strebten Welligkeit eine Wechselspannung mit der Umrich­ terfrequenz ohne Gleichrichtung oder eine Folge isolier­ ter Einzelimpulse, die aus der umrichterfrequenten Wech­ selspannung mittels einer Diode durch Unterdrücken der negativen Spannungshalbwellen gebildet sind, überlagert wird, wird gemäß der Erfindung der hochfrequente Wechsel­ strom eingesetzt, um über den Brückengleichrichter durch einen praktisch kontinuierlichen Gleichstrom zunächst eine zunächst nur schwach oberwellenhaltigen Grund- Gleichspannung zu erzeugen.

Dies hat den Vorteil, daß bei einem Überschlag der Spei­ sestrom des Filters entsprechend der hohen Taktfreuqnz durch Sperren des Umrichtertaktes innerhalb Bruchteilen einer Millisekunde zum Erlöschen gebracht werden kann.

Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, als Frequenzumrichter einen Zwischenkreisumrichter zu verwenden, bei dem der an das Drehstrom-Versorgungsnetz angeschlossene Steller (z. B. ein steuerbarer Drehstrom-Gleichrichter oder insbe­ sondere ein Drehstrom-Gleichrichter mit nachgeschaltetem Gleichstromsteller zur Steuerung des Zwischenkreis-Gleich­ stroms) einen Gleichstrom liefert, der zur Bildung des Wechselstromes im Takt der Umrichterfrequenz mittels eines hochfrequenten Wechselrichters mit alternierenden Vorzeichen auf die Wechseltromausgänge des Umrichters geschaltet wird. Bei einem Durchschlag braucht zum Ab­ schalten des Filterstromes lediglich der Wechselrichter gesperrt und durch geeignete Mittel (z. B. einen Querthy­ ristor zwischen den Gleichstromeingängen des Wechselrich­ ters oder geeignete Zündimpulse für in Reihe liegende Wechselrichterventile) der Gleichstrom über einen Leer­ laufpfad an den Wechselstromausgängen des Wechselstromrichters vorbei geleitet zu werden.

Bei einem derartigen Zwischenkreis-Umrichter wird der Zwischenkreisstrom vom Steller eingeprägt. Seine Ampli­ tude ist innerhalb einer Periode des Umrichtertaktes praktisch nicht veränderlich, so daß auch bei einem Durchschlag kein wesentlicher Stromanstieg am Transfor­ mator und somit keine wesentliche Nachladung des Filters auftritt. Dadurch werden Lichtbögen verhindert und Ent­ ladungserscheinung in ihrer zeitlichen Dauer begrenzt, was zu verringertem Verschleiß der Sprühdrähte und er­ höhten Standzeiten des Filters führt.

Andererseits braucht der Umrichtertakt nur für gerade so viele Taktperioden gesperrt zu werden, wie zur Entioni­ sierung des Gases erforderlich ist. Anschließend steht der gesamte Zwischenkreisstrom wieder zur Wechselrichtung und Nachladung des Filters zur Verfügung, dessen Abschei­ de-Fähigkeit daher rasch wieder hergestellt ist, wodurch der Filter-Wirkungsgrad erhöht wird. Als Folge der hohen Wechselstromfrequenz wird nur ein kleinerer Transformator benötigt, wodurch sich geringere Baukosten und Leistungs­ verluste und ein günstigeres transientes Verhalten bei schnellen Betriebsänderungen ergibt.

Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit, von vornher­ ein bereits nach mehreren Umrichtertakt-Perioden durch eine vorübergehende kurze Sperre des Stellertaktes eine derartige Entionisierungszeit vorzusehen, um die Anzahl der Durchschläge zu verringern. Der im kHz-Takt erzeugte, praktisch lückenlose Gleichstrom wird also mit einer niedrigeren Folgefrequenz in einzelne Gleichstrom-Pakete unterteilt. Die Dauer der dabei entstehenden stromlosen Pausen kann im jeweiligen Anwendungsfall an die vorlie­ gende Entionisierungszeit angepaßt werden.

Die z. B. über die Steuerung des Zwischenkreis-Gleich­ stromes mögliche Amplitudensteuerung des hochfrequenten Wechselstromes bietet einen zusätzlichen Freiheitsgrad zur Steuerung der Filterspannung. So kann die Wechsel­ richteramplitude nach jedem Durchschlag bzw. jeder Um­ richtersperre nach einer vorgegebenen Hochlauffunktion wieder hochgefahren werden.

Insbesondere kann über die Amplitudensteuerung innerhalb der erwähnten Gleichstrom-Pakete der Kurvenverlauf ganz unterschiedlichen, für den jeweiligen Anwendungsfall als vorteilhaft angesehenen Kurvenform der Filter-Speise­ spannung angepaßt werden.

So kann z. B. bereits der Grundspannung U des Filters eine einstellbare Welligkeit dU/dt, z. B. in Abhängigkeit vom Fremdstoff-Restgehalt im Medium, eingegeben werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das Medium bereits weitgehend von Fremdstoffen befreit und sehr hochohmig ist. In diesem Fall vermag das Medium bei konstanter Filterspannung nur einen geringen Strom zu leiten und somit nur eine geringe Leistung aufzunehmen. Durch eine höhere Welligkeit der Speisespannung kann dann jedoch die Energieaufnahme des Filters erhöht wer­ den. Es kann auch erforderlich werden, den mittleren Pegel der Filterspannung in Abhängigkeit vom Fremdstoff- Restgehalt zu steuern; so kann bei einer höheren Filter­ spannung auch im ausströmenden, bereits weitgehend ge­ reinigten Gas noch eine Abscheidung von Rest-Fremdstoffen erreicht werden.

Über die Steuerung kann in einem iterativen Suchverfah­ ren der jeweils optimale Arbeitspunkt für die Speisung des Filters vorgegeben werden. So kann z. B. die Filter­ spannung durch Erhöhen des speisenden Gleichstroms selbsttätig erhöht werden, solange dadurch die Häufig­ keit der auftretenden Durchschläge nicht nennenswert erhöht wird. Dadurch wird eine Abhängigkeit der Filter­ spannung vom Fremdstoffgehalt des einströmenden Gases selbsttätig berücksichtigt, sie kann aber auch durch eine vorgegebene Funktion für die Steuerung der Wechsel­ stromamplitude, z. B. in Abhängigkeit von der erfaßten Durchschlagshäufigkeit, erfolgen.

Insbesondere kann über die Umrichterfrequenz auch die Periodizität des ganzen Spannungsverlaufes gesteuert und in Abhängigkeit vom Lastzustand bzw. dem Fremdstoffgehalt des einströmenden Gases geändert werden.

Für das Versorgungsnetz wirkt als Last lediglich der Steller selbst, im Fall einer ungesteuerten Drehstrom­ brücke mit nachgeschaltetem Gleichstromsteller also eine symmetrische Last mit einer sehr geringen Welligkeit von nur etwa 4,2%. Der Leistungsfaktor (cos ψ) ist dabei praktisch 1 und der Zwischenkreis schützt das Versor­ gungsnetz vor Netzrückgewinnung des Wechselrichters weitgehend.

Ferner gibt sich insgesamt eine Reduzierung der vom Elektrofilter aufgenommenen Leistung, da jeweils nach einem Überschlag die Dauer dieses Kurzschlusses wegen der geringen Zeitspanne zwischen dem Erfassen des Kurz­ schlusses und dem Erlöschen des hochfrequenten Wechsel­ stromes klein ist, also auch nur wenig Energie in den Kurzschluß fließen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Anhand von drei Figuren wird die Erfin­ dung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau und die

Fig. 2 und 3 vorteilhafte Realisierungsmöglichkeiten einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.

In den Figuren ist mit F das Elektrofilter bezeichnet, zwischen dessen Elektroden (Platten und Sprühdrähte) das durch einen Pfeil M dargestellte Medium (z. B. Rauchgas oder ein anderes Abgas) hindurchgeführt wird und das mit einer Spannung U, die von einem Meßglied MU erfaßt wird, aus einem Versorgungsnetz N versorgt werden soll. Hierzu ist der Eingang des Filters über einen Hochspannungs­ gleichrichter GRH an die Sekundärwicklung WS eines Trans­ formators angeschlossen, dessen Primärwicklung WP am Ausgang des hochfrequent getakteten Frequenzumrichters HF liegt.

Der Hochspannungsgleichrichter GRH ist als Vollwellen- Gleichrichter, insbesondere als ungesteuerte Gleichrich­ terbrücke, ausgebildet. Als hochfrequenzer Frequenzum­ richter HF wird vorzugsweise ein Zwischenkreis-Umrichter verwendet. Im Blockschaltbild der Fig. 1 ist durch einen Schalter Q ein schaltbarer Freilaufpfad angedeutet, über den bei einer Umrichtersperre auftretende induktive Ströme, z. B. der eingeprägte Zwischenkreisstrom bei Ver­ wendung eines Stromzwischenkreises im Umrichter, weiter­ fließen können. Meistens kann die Amplitude des hochfre­ quenten Wechselstromes (ia) über einen entsprechenden Steuereingang des Wechselstromstellers HF gesteuert wer­ den. Mit NF ist angedeutet, daß die Amplitudensteuerung aber auch über einen steuerbaren netzfrequenten Wechsel­ stromsteller verstellt werden kann.

Mit PR ist in Fig. 1 summarisch die Steuerung und Rege­ lung des hochfrequenten Wechselstromes dargestellt, der neben dem Istwert U der Filter-Speisespannung noch je nach Anwendungsfall geeignete Ist- und Sollwert einge­ geben sind. Über die Ausgangssignale sind Amplitude, Frequenz sowie über die "Querzündung" des Freilauf­ pfades Q die Unterbrechungen des Stromes ia am Ausgang des Wechselstromstellers HF steuerbar.

Für den Betrieb des Filters können ganz unterschiedliche Parameter berücksichtigt und in eine entsprechend schnel­ le Steuerung und Regelung umgesetzt werden. Der Betrieb des Filters kann daher auch in vielfacher Hinsicht opti­ miert werden. Diese Anpassungsfähigkeit sei an einem Beispiel in Fig. 2 erläutert, kann aber je nach Anwen­ dungsfall auch ganz anders realisiert werden.

So können als Eingangssignale der Fremdstoff-Rohgasge­ halt (Gehalt des einströmenden Mediums an Fremdstoffen) und/oder Fremdstoff-Reingasgehalt (Fremdstoffgehalt des ausströmenden Mediums) verwendet werden. Speisespannung und/oder Speisestrom des Filters sind optimierbar, ins­ besondere können sie nach einer vorgegebenen Spannungs/ Strom-Kennlinie gesteuert werden. Diese Kennlinie kann in Abhängigkeit vom Fremdstoff-Rohgasgehalt, d. h. vom Lastzustand des Filters, verändert werden. Außerdem kann die Steuerung sehr rasch auf jeden Spannungseinbruch und auf Start und Ende eines Klopfvorgangs reagieren und es kann auch die Welligkeit der Spannung, d. h. die Schwan­ kung der Spannung zwischen einem oberen und unteren Grenz­ wert, vorgegeben und optimiert werden.

In dieser Fig. 2 ist schematisch die steuerbare Gleich­ richteranordnung als steuerbare Drehstrom-Gleichrichter­ brücke DR dargestellt, die bereits die nötigen Mittel enthält, um den Zwischenkreisstrom I (Meßglied MI) eines Zwischenkreisumrichters zu verändern und somit die Ampli­ tude des hochfrequenten Steller-Ausgangsstromes mit einem bestimmten Regelverhalten zu regeln.

Der Zwischenkreis enthält eine Zwischenkreisdrossel ZI, die auf die Gliederung des Zwischenkreisstromes ausge­ legt ist und gegebenenfalls durch einen Zwischenkreis­ kondensator ergänzt wird.

Der nachgeschaltete Wechselrichter AR erzeugt den hoch­ frequenten Wechselstrom. Der hierzu geeignete, in Fig. 2 gezeigte Wechselrichter ist als Wechselrichter mit "Phasenfolgelöschung" bekannt. Es genügt eine zweipha­ sige Brücke, obwohl im Prinzip auch drei- und mehrpha­ sige Brücken möglich und gegebenfalls auch vorteil­ haft sein können, um nach Hochtransformieren und Gleich­ richten einen möglichst lückenlosen Gleichstrom zu er­ halten.

In der normalen Phasenfolge zünden die Ventile TH 1 und TH 4 und die Ventile TH 2 und TH 3 jeweils gleichzeitig und löschen unter Umladen der Kommutierungskondensatoren K 1 und K 2 die zuvor gezündeten Ventile.

Als Mittel zur Querzündung ist der Querthyristor TQ vor­ gesehen. Bei einer derartigen Querzündung fließt der vorgegebene Zwischenkreisstrom weiterhin über die Dros­ sel Z 1, wird aber über den Freilaufpfad TQ an der Primär­ wicklung WP vorbei geleitet, die daher bei jeder Phasen­ lage des Wechselrichters rasch entregt und nach Sperren beliebig weniger Umrichter-Taktimpulse wieder mit dem vollen Zwischenkreisstrom erregt werden kann. Nach einem Durchschlag kann daher schnell wieder die erforderliche Abscheidespannung aufgebaut werden. Derartige Querzün­ dungen können bei anderen Brückenschaltungen auch durch Zündung in Reihe liegender Ventile erfolgen. Sie können auch vorgesehen sein, um die Stromführungsdauer der in der normalen Taktfolge gezündeten Ventile gegenüber einer Halbperiode des Wechselrichter-Ausgangsstromes zu verkür­ zen. Der eingeprägte Zwichenkreisstrom selbst wird durch diese Schaltvorgänge praktisch nicht beeinflußt.

In der Steuerung PR wird derArbeitspunkt der Stromver­ sorgung dadurch festgelegt, daß ein Sollwertgeber SS einen Sollwert I* für den Zwischenkreisstrom bzw. die Amplitude des Ausgangs-Wechselstroms vorgibt, deren Regelabweichung über einen Stromregler SR den Steuersatz SDR für die steuernden Mittel der steuerbaren Gleichrich­ teranordnung ansteuert. Der Sollwert I* kann dabei ins­ besondere nach einer im Sollwertgeber SS abgespeicherten Strom/Spannungs-Kennlinie ermittelt werden, dem von ei­ nem Stromsteuer-Programmteil PS der Wert für die optimale Spannung U* vorgegeben wird. Dabei kann U* z. B. in Ab­ hängigkeit vom Fremdstoff-Restgehalt, der an einer Rauch­ gassonde RG gemessen ist, periodisch verändert werden, um die erwähnte Welligkeit der Filter-Speisespannung zu er­ zeugen. Das optimale Grundniveau für U* kann dabei von einer Rauchgassonde EG in Abhängigkeit vom Fremdstoff- Rohgasgehalt festgelegt werden oder im Rahmen eines iter­ ativen Suchverfahrens so verändert werden, daß einerseits ein hoher Abscheidegrad, andererseits eine geringe Häufigkeit von Durchschlägen und Spannungseinbrüchen am Meßglied MU auftreten.

Allgemein ist eine Begrenzung der Spannung auf den vor­ gegebenen Wert U* vorteilhaft. Hierzu wird einem Begren­ zungsregler BR, der auf eine den Stromsollwert begrenz­ zende Begrenzungsschaltung BG arbeitet, die Soll/Istwert- Differenz der Speisespannung U ausgeschaltet. Um z. B. nach einem Durchbruch die Speisespannung nach einem vor­ gegebenen Kurvenverlauf hochfahren zu können, ist am Sollwerteingang des Begrenzungsreglers PR ein Hochlauf­ geber HG vorgesehen, dessen Endwert (z. B. in Abhängigkeit von der Häufigkeit der am Spannungsmeßglied MU erfaßten Spannungsdurchbrüche) von einem Impulsprogrammteil PI verändert werden kann. In den beiden Programmteilen PS und PI können entsprechend der jeweils zum Abscheiden vorgesehenen Technologien weitere Ist- und Sollwert-Zu­ sammenhänge verarbeitet werden, um durch Steuerung des Hochlaufgebers HG und/oder des Sollwertgebers SS für jeden möglichen Betriebszustand, z. B. auch bei einem Klopfvorgang (Entfernen der abgeschiedenen Fremdstoffe), einen optimalen Eingriff in die Steuerung des Wechsel­ stromes zu ermöglichen. Entsprechend dem jeweils vorge­ gebenen Arbeitspunkt auf der Filterkennlinie ermöglicht der Spannungsbegrenzungsregler BR einen stabilen Betrieb der Stromversorgung bis in die Nähe des Durchschlagpunk­ tes, wodurch die Durchschlaghäufigkeit vermindert und die Filterstandzeit erhöht wird.

Der Impulsprogrammteil PI hat ferner die Aufgabe, die Wechselstrom-Ausgangsfrequenz und somit die Hochfrequenz des Wechselrichters AR durch ein entsprechendes betriebs­ abhängiges Steuersignal für den Wechselrichtersteuersatz WSt vorzugeben. Er erzeugt auch das Schaltsignal für den Freilaufpfad (Ventil TQ) und das vorübergehende Still­ setzen und Wiederanfahren des Wechselrichters nach einem Durchschlag. Außerdem kann durch periodisches Sperren der dem Hochspannungsgleichrichter GRH entnommene Gleichstrom unterbrochen ("Paket-Bildung") und somit ebenfalls eine Spannungswelligkeit am Filter erzwungen werden.

Durch diese Steuerung der Grund-Gleichspannung des Fil­ ters wird die Anwendung zusätzlicher, isolierter Hoch­ spannungsimpulse weitgehend überflüssig. Der in Fig. 2 dargestellte Koppelkondensator KK erleichtert jedoch auch das zusätzliche Aufschalten derartiger Impulse, die an den entsprechenden Eingangsklemmen HFI des Fil­ ters angelegt werden können.

Die verwendete Hochfrequenz des Wechselstromes ermög­ licht erhebliche Einsparungen am Transformator. Ähnliche Einsparungen ergeben sich auch für die Zwischenkreis­ drossel, wenn als steuerbare Gleichrichteranordnung die Schaltung nach Fig. 3 verwendet wird.

Demnach wird zur Steuerung des eingeprägten Gleichstroms I ein Gleichstromsteller mit einem Stellerventil ST und einer Freilaufdiode FD verwendet, wobei durch eine Stel­ lerfrequenz im kHz-Bereich (z. B. 5 kHz) die Größe der Drossel FD herabgesetzt wird. Der Zwischenkreis entkop­ pelt das Netz N von Rückwirkungen des Wechselrichters AD.

Die Eingangsspannung des Gleichstrom-Stellers wird vor­ teilhaft von einer ungesteuerten Drehstrom-Gleichrichter­ brücke geliefert, die somit eine symmetrische, praktisch blindstromfreie Last für das Netz N darstellt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betrieb eines Elektrofilters, wobei ein mittels eines elektronischen Stellers umgerichteter Wechselstrom hochtransformiert und zur Erzeugung einer Grund-Gleichspannung für das Filter, der gegebenfalls Hochspannungsimpulse überlagert werden, über einen Brüc­ kenwechselrichter gleichgerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom mit einer Umrichterfrequenz mit einigen kHz erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umgerichtete Wechselstrom erzeugt wird, indem im Takt der Umrichter­ frequenz ein einem Zwischenkreis entnommener Gleichstrom mit alternierendem Vorzeichen auf die Wechselstromaus­ gänge des Umrichters geschaltet wird und daß der Zwi­ schenkreis von einer steuerbaren Gleichrichteranordnung mit einem steuerbaren Zwischenkreisstrom gespeist wird, der in einer Periode der Umrichterfrequenz praktisch un­ abhängig von der Aufschaltung auf die Wechselstromaus­ gänge ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Überschlag im Abschneider der Wechselstrom unter Sperrung der Umrich­ terfrequenz abgeschaltet und nach einer auf die Entioni­ sierungszeit abgestimmten, kurzen Pause durch Freigabe der Umrichterfrequenz wieder eingeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten und Wiedereinschalten des Stromes auch unabhängig vom Auf­ treten eines Überschlags nach jeweils mehreren Perioden des Umrichtertakts vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstrom­ amplitude nach einer Abschaltung der Umrichterfrequenz nach einer vorgegebenen Hochlauffunktion für die Wech­ selstromamplitude oder die Grund-Gleichspannung wieder hochgefahren wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein vorgegebenes Steuerprogramm zur Steuerung der Umrichtung während eines Klopfvorganges und/oder bei Unterspannung am Filter.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund-Gleichspannung durch eine Änderung der Wechsel­ stromamplitude eine vorgegebene Welligkeit eingeprägt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrichterfrequenz betriebsabhängig verändert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrichterfre­ quenz in Abhängigkeit vom Lastzustand bzw. vom Fremd­ stoffgehalt des ins Filter einströmenden Mediums ge­ ändert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerung des Wechselstroms der mittlere Pegel und/oder die Welligkeit der Grund-Gleichspannung in Ab­ hängigkeit vom Fremdstoffgehalt des aus dem Filter aus­ strömenden Mediums gesteuert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Wechselstroms durch eine Steuergröße ge­ steuert wird, die nach einer vorgegebenen Strom-Span­ nungs-Kennlinie aus einem Sollwert für die optimale Filterspannung ermittelt wird.