一种除尘用高压电源控制器及高压电源系统的制作方法

本申请涉及电除尘技术领域，尤其涉及一种除尘用高压电源控制器及高压电源系统。

背景技术：

在传统的电除尘领域，电除尘器通常使用常规高压电源、三相高压电源、高频电源等高压电源，为电场提供直流高压。最新的电除尘理论研究和实际运行结论表明，在直流高压的基础之上，叠加脉冲高压进行供电，实现对电除尘器的脉冲供电，能够很好的抑制电场反电晕现象，大大增强电除尘器对细微粉尘和高比电阻粉尘的捕集能力，提高除尘效率，同时运行能耗更低。

但是经发明人研究发现，目前针对直流回路和脉冲回路的控制方式，存在火花漏检、闪络封锁失控、控制效果不理想等问题，这些问题亟待解决。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本申请提供了一种除尘用高压电源控制器及高压电源系统，能够实现对直流回路和脉冲回路的实时联动控制，解决火花漏检、闪络封锁失控、控制效果不理想等问题，提高整体的控制效果。

本实用新型实施例提供的一种除尘用高压电源控制器，所述除尘用高压电源，包括：直流回路和脉冲回路；供电电源分别经所述直流回路和所述脉冲回路连接电除尘器；

所述除尘用高压电源控制器连接所述直流回路和所述脉冲回路；

所述除尘用高压电源控制器，用于控制所述直流回路和所述脉冲回路向电除尘器供电。

可选的，所述直流回路，包括：第一可控硅模块、第一升压变模块和第一整流硅堆；所述供电电源逐一经所述第一可控硅模块、所述第一升压变模块和所述第一整流硅堆连接所述电除尘器；所述脉冲回路，包括：第二可控硅模块、第二升压变模块、第二整流硅堆模块和IGBT模块；所述供电电源逐一经所述第二可控硅模块、所述第二升压变模块、所述第二整流硅堆模块和所述IGBT模块连接所述电除尘器；所述除尘用高压电源控制器，具体包括：主控模块、第一可控硅触发模块、第二可控硅触发模块和IGBT驱动保护模块；

所述主控模块连接所述第一可控硅触发模块、所述第二可控硅触发模块和所述IGBT驱动保护模块；所述第一可控硅触发模块连接所述第一可控硅模块；所述第二可控硅触发模块连接所述第二可控硅模块；所述IGBT 驱动保护模块连接所述IGBT模块；

所述主控模块，用于发送第一触发信号至所述第一可控硅触发模块；还用于根据所述第一可控硅触发模块的反馈，调整所述第一触发信号；还用于发送第二触发信号至所述第二可控硅触发模块；还用于根据所述第二可控硅触发模块的反馈，调整所述第二触发信号；还用于发送驱动脉冲至所述IGBT驱动保护模块；还用于根据所述IGBT驱动保护模块的反馈，调整所述驱动脉冲；

所述第一可控硅触发模块，用于根据所述第一触发信号控制所述第一可控硅模块；还用于检测所述第一可控硅模块的状态，并将所述第一可控硅模块的状态反馈至所述主控模块；

所述第二可控硅触发模块，用于根据所述第二触发信号控制所述第二可控硅模块；还用于检测所述第二可控硅模块的状态，并将所述第二可控硅模块的状态反馈至所述主控模块；

所述IGBT驱动保护模块，用于根据所述驱动脉冲控制所述IGBT模块；还用于检测所述IGBT模块的状态，并将所述IGBT模块的状态反馈至所述主控模块。

可选的，

所述主控模块，还用于采集所述电除尘器的工作电压和工作电流，并根据所述工作电压和所述工作电流调整所述第一触发信号、所述第二触发信号和所述驱动脉冲中任意一个或多个。

可选的，

所述主控模块和所述IGBT模块经光纤连接；所述主控模块和所述第一可控硅触发模块之间以及所述主控模块和所述第二可控硅触发模块之间分别经至少一个光耦连接。

可选的，所述除尘用高压电源控制器，还包括：通信模块；

所述主控模块经所述通信模块连接人机交互终端；

所述主控模块，还用于通过所述通信模块接收所述人机交互终端上输入的控制指令，并根据所述控制指令调整所述第一触发信号、所述第二触发信号和所述驱动脉冲中任意一个或多个。

可选的，

所述IGBT驱动保护模块，具体用于检测所述IGBT模块中每个IGBT 的端电压，并将所述端电压反馈至所述主控模块；

所述主控模块，具体用于根据所述端电压，调整所述驱动脉冲。

可选的，所述除尘用高压电源控制器，还包括：显示屏；

所述主控模块，还用于控制所述第一可控硅触发模块、所述第二可控硅触发模块和所述IGBT驱动保护模块中任意一个或多个的反馈显示在所述显示屏上。

可选的，所述主控模块，具体包括：FPGA芯片。

可选的，所述主控模块，还包括：存储器；

所述存储器，用于存储所述第一可控硅触发模块、所述第二可控硅触发模块和所述IGBT驱动保护模块反馈的数据。

本实用新型实施例提供的一种除尘用高压电源系统，包括：供电电源、直流回路和脉冲回路；所述供电电源分别经所述直流回路和所述脉冲回路连接电除尘器；该系统，还包括如上述内容提供的除尘用高压电源控制器中的任意一种。

与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：

在本申请实施例中，利用除尘用电源控制器整体控制高压电源的直流回路和脉冲回路，避免了两条回路控制之间的时延，提高了整体控制的实时性，避免了控制时延所导致的火花漏检、闪络封锁失控、控制效果不理想等问题，提高整体的控制效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有的一种除尘用高压电源的结构示意图；

图2为现有的另一种除尘用高压电源的电路拓扑；

图3为本申请实施例提供的一种除尘用高压电源控制器的结构示意图；

图4为本申请具体实施例提供的一种除尘用高压电源控制器的结构示意图；

图5为本申请具体实施例提供的另一种除尘用高压电源控制器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了便于理解，首先介绍本申请实施例的具体应用场景。

本申请实施例提供的除尘用高压电源控制器，应用于除尘用高压电源。参见图1，除尘用高压电源，包括直流回路10和脉冲回路20。供电电源分别经直流回路10和脉冲回路20这两条回路为电除尘器ESP供电。其中，直流回路10为电除尘器ESP提供直流高压，脉冲回路20为电除尘器ESP 提供脉冲高压。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，直流回路10，包括：第一可控硅模块11、第一升压变模块12和第一整流硅堆13；供电电源为三相交流电，逐一经第一可控硅模块11、第一升压变模块12和第一整流硅堆13 输入电除尘器ESP。脉冲回路20，包括：第二可控硅模块21、第二升压变模块22、第二整流硅堆模块23和IGBT模块24；供电电源，逐一经第二可控硅模块21、第二升压变模块22、第二整流硅堆模块23和绝缘栅门极晶体管(insulated gate bipolar translator，IGBT)模块24输入电除尘器ESP。

发明人在研究中发现，目前在对除尘用高压电源进行控制时，普遍采用分立元器件或集成电路分别对直流回路10和脉冲回路20进行控制，两条回路的脉冲频率、脉冲宽度、脉冲电压等控制参数均分别通过不同的段位开关进行调节，回路间的控制存在误差和控制时延，控制精度差，容易出现火花漏检、闪络封锁失控等问题。

为了实现对直流回路10和脉冲回路20的控制，为电除尘器ESP供电使其正常工作，本申请实施例提供了一种除尘用高压电源控制器，对直流回路和脉冲回路实时联动的控制，解决火花漏检、闪络封锁失控、控制效果不理想等问题，提高整体的控制效果。

基于上述思想，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种除尘用高压电源控制器的结构示意图。

本申请实施例提供的除尘用高压电源控制器100连接直流回路10和脉冲回路20；

除尘用高压电源控制器100，用于控制直流回路10和脉冲回路20向电除尘器ESP供电。

在本申请实施例中，利用除尘用电源控制器整体控制高压电源的直流回路和脉冲回路，避免了两条回路控制之间的时延，提高了整体控制的实时性，避免了控制时延所导致的火花漏检、闪络封锁失控、控制效果不理想等问题，提高整体的控制效果。

参见图4，该图为本申请实施例提供的另一种除尘用高压电源控制器的结构示意图。相较于图3，该图提供了一种更加具体的除尘用高压电源控制器。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，除尘用高压电源控制器100，具体可以包括：主控模块101、第一可控硅触发模块102、第二可控硅触发模块103和IGBT驱动保护模块104；

主控模块101连接第一可控硅触发模块102、第二可控硅触发模块103 和IGBT驱动保护模块104；第一可控硅触发模块102连接第一可控硅模块 11；第二可控硅触发模块103连接第二可控硅模块21；IGBT驱动保护模块104连接IGBT模块24。

在一些可能的设计中，主控模块101具体可以包括现场可编程门阵列 (field programmable gate array，FPGA)芯片，利用FPGA芯片实现对直流回路10和脉冲回路20的控制。由于FPGA芯片具有并行工作模式，且其时钟信号的频率较高，可以实现纳秒级的时间控制精度，可以对直流回路10和脉冲回路20进行更加精准的控制，拥有更为精确的火花检测、闪络封锁控制性能，同时也具有更强的抗干扰能力。

在实际应用中，可以在FPGA芯片上增加Uart串行接口和扩展接口，配合FPGA芯片的可定制性，可以很好的扩展控制器的功能。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，主控模块101和IGBT模块 104经光纤连接；主控模块101和第一可控硅触发模块102之间以及主控模块101和第二可控硅触发模块103之间分别经至少一个光耦连接，以实现高压回路和低圧回路的光隔离，确保了弱电回路和强电回路独立、安全地运行。

主控模块101，用于发送第一触发信号至第一可控硅触发模块102；还用于根据第一可控硅触发模块102的反馈，调整第一触发信号；还用于发送第二触发信号至第二可控硅触发模块103；还用于根据第二可控硅触发模块103的反馈，调整第二触发信号；还用于发送驱动脉冲至IGBT驱动保护模块104；还用于根据IGBT驱动保护模块104的反馈，调整驱动脉冲；

在一些可能的设计中，主控模块101还可以包括：存储器；

存储器，用于存储第一可控硅触发模块102、第二可控硅触发模块103 和IGBT驱动保护模块104反馈的数据，以记录电除尘器ESP的工作状态。

作为一个示例，该存储器可以是带电可擦可编程只读存储器 (electrically erasable programmable read only memory，EEPROM)。

第一可控硅触发模块102，用于根据第一触发信号控制第一可控硅模块11；还用于检测第一可控硅模块11的状态，并将第一可控硅模块11的状态反馈至主控模块101；

在本申请实施例中，第一可控硅模块11的状态具体可以包括输入至第一可控硅模块11的电源状态(如直流回路上的电气量等)，以便主控模块 101进行缺相检测、过流保护及过压保护等，保证高压电源的安全。以上仅为举例说明，本申请实施例对第一可控硅触发模块102所检测的第一可控硅模块11的状态不做具体限定。

第二可控硅触发模块103，用于根据第二触发信号控制第二可控硅模块21；还用于检测第二可控硅模块21的状态，并将第二可控硅模块21的状态反馈至主控模块101；

在本申请实施例中，第二可控硅模块21的状态具体可以包括输入至第一可控硅模块21的电源状态(如脉冲回路上的电气量等)，以便主控模块 101进行缺相检测、过流保护及过压保护等，保护高压电源的安全。以上仅为举例说明，本申请实施例对第二可控硅触发模块103所检测的第二可控硅模块21的状态不做具体限定。

IGBT驱动保护模块104，用于根据驱动脉冲控制IGBT模块24；还用于检测IGBT模块24的状态，并将IGBT模块24的状态反馈至主控模块。

在本申请实施例中，IGBT模块24的状态具体可以包括其中IGBT器件的端电压，以便主控模块101进行短路保护和串联均压保护，防止IGBT 器件上电压过高导致器件损坏。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，IGBT驱动保护模块104，具体用于检测IGBT模块24中每个IGBT器件的端电压，并将该端电压反馈至主控模块101；主控模块101，具体用于根据该端电压，调整驱动脉冲。

举例而言，IGBT器件的端电压经过阻容降压后，用于IGBT短路保护及IGBT串联均压控制。FPGA芯片通过IGBT饱和压降和预设值的比较结果进行短路判断，如果IGBT饱和压降大于预设值，则FPGA将在10微秒以内闭锁驱动脉冲。在IGBT器件串联使用场合，FPGA芯片通过预设的 IGBT端电压参考轨迹，动态调节驱动脉冲的波形，控制串联的IGBT器件的端电压沿同一轨迹变化，以实现IGBT串联器件的动、静态均压。同时 FPGA芯片还可以根据IGBT驱动模块的反馈信号对IGBT驱动脉冲宽度进行实时监控。

在实际应用中，主控模块101还可以根据直流回路上的电气量和脉冲回路上的电气量，判断电除尘器ESP电场是否发生闪络。当任一回路检测出火花闪络信号，主控模块101立即封锁该回路高压输出并联锁控制封锁另一回路的高压输出。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，主控模块101，还用于采集电除尘器ESP的工作电压和工作电流，并根据工作电压和工作电流调整第一触发信号、第二触发信号和驱动脉冲中任意一个或多个。

在实际应用中，主控模块101可以根据采集到的工作电压和工作电流，实现对电除尘器ESP电场的火花闪络控制。

参见图5，该图为本申请实施例提供的又一种除尘用高压电源控制器的结构示意图。相较于图3和图4，该图提供了一种更加具体的除尘用高压电源控制器。

在本申请实施例中，该除尘用高压电源控制器，还可以包括：通信模块105；

主控模块101经通信模块105连接人机交互终端200；

主控模块101，还用于通过通信模块105接收人机交互终端200上输入的控制指令，并根据控制指令调整第一触发信号、第二触发信号和驱动脉冲中任意一个或多个。

在实际应用中，用户可以利用人机交互终端200对电源控制参数进行设置，控制电除尘器ESP的工作状态。作为一个示例，通信模块105可以是以太网路由器等，人机交互终端200可以是触控终端等，本申请实施例对此不作具体限定。

以以太网路由器为例，FPGA芯片包括以太网接口，该以太网接口包含了一个网络变压器和一个RJ45接口，用于和人机交互终端进行数据交换，同时该接口也能够连接上位机进行在线调试和存储数据查询。

在一些可能的实现方式中，继续参见图5，该除尘用高压电源控制器，还可以包括：显示屏106；

主控模块101，还用于控制第一可控硅触发模块102、第二可控硅触发模块103和IGBT驱动保护模块104中任意一个或多个的反馈显示在显示屏106上，以便用户观测电除尘器ESP和高压电源的工作状态。

举例而言，显示屏106可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)显示屏，OLED显示屏和FPGA芯片以3线制SPI端口互联。

可选的，主控模块101还可以通过通信模块105，把电除尘器ESP电场的火花参数传送至人机交互终端200，人机交互终端200根据火花参数可以计算火花闪络后高压的控制参数。

基于上述实施例提供的除尘用高压电源控制器，本申请实施例还提供了一种除尘用高压电源系统。该除尘用高压电源系统，包括：供电电源、直流回路和脉冲回路；供电电源分别经直流回路和脉冲回路连接电除尘器；该系统，还包括如上述任意实施例所提供的除尘用高压电源控制器。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。