静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种静电除尘器，尤其涉及一种静电除尘用大功率脉冲变压器设计方 法，属于环保设备技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，我国现代工业发展迅猛，粉尘排放量大大增加，空气污染日趋严重，静电除 尘设备可以有效治理粉尘类空气污染问题，成为各工厂的首选，而高压电源系统是静电除 尘设备的重要电气核心部分，是影响静电除尘器工作效果的关键。现今应用广泛的是传统 的工频电源和高频电源，它们均属于恒流电源，当比电阻过高时，沉积到集尘极上的粉尘不 容易释放电荷，粉尘层也逐渐增厚，造成电能的浪费，更大的危害在于引发反电晕和二次扬 尘，损坏静电除尘器。因此，国内外提出了脉冲电源系统，此系统能对脉冲电压、脉冲宽度、 脉冲重复频率单次的独立调节，以及火花率受控制，增大了适用范围，提高了静电除尘器的 除尘效率。
[0003] 变压器是高压电源系统的重要升压部分，一般变压器已不能实现此脉冲电源系统 的升压功能，需要一种大功率脉冲变压器，因此，对静电除尘用大功率脉冲变压器的研究尤 为重要。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，所述大功 率脉冲变压器属于中频、中高压、大功率脉冲变压器，一次侧为双绕组，二次侧为单绕组， 用于电源主电路中的RLC谐振脉冲发生回路中，一次侧电压波形为- [a (cos ? t_l) +b] V， 二次侧电压波形为c(C〇s?t-l)V。要求达到的设计参数如下：理想变比nG [20,30]、容 量S2g[10,20]MW、脉冲周期T。即脉冲宽度tKG [50，100]us、脉冲重复频率fG [4,200] Hz、I；内平均功率P2g[100, 150]kW、一次侧两绕组漏感Lsl= Ls2= 6X1(T6H、一次侧两 绕组电阻Rsl=Rs2g[0.01，0.05] Q、一次侧电压有效值hG [2000,2300]V、一次侧电压 变化范围仏"G [800，1000]V、一次侧电流有效值LG [3000,4000]A、二次侧电压有效值 U2 G [50000, 60000] V、二次侧电压峰值 U 2niG [80000, 90000] V、二次侧电压变化范围 U 2" =U2niG [80000, 90000]V、二次侧电流有效值I2g[250, 300]A、主电路中RLC回路总电容 CG [4XKT6,5X1(T6]F、温升T' <40°C。此脉冲变压器在脉冲高压电源系统中起到重要 的升压作用，使得脉冲高压电源能精确输出所要求的脉冲电。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006] -种静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，包括以下步骤：
[0007] 1)计算等值线路参数
[0008] 变压器工作效率目标值为n，计算脉冲冲变压器实际变比#并取整；脉 冲前后沿宽度ts?20% 1\，I；为脉冲周期；一次侧电阻
【主权项】
1. 一种静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 计算等值线路参数 变压器工作效率目标值为n，计算脉冲冲变压器实际变比
并取整；脉冲 前后沿宽度ts?20% 1\，I；为脉冲周期；一次侧电阻
，s2为容量；二次侧 电阻等效到一次侧的线性化电阻R' ，二次侧等值直流电阻
等效 到一次侧后电阻
，其中二次侧平顶降落au2= U" 2[1-c〇s(0.8ji)]/2,U" 2是二次侧电压变化范围；电压传输系数
允 许的漏感为
其中Ts，S为系数；允许的分布电容为
;若脉冲变压器设计要求的漏感值Lsl小于允许的漏感值L' sl， 则更新允许漏感LSB1=Lsl和动态分布电容(^=C' -C，C为主电路中RLC回路总电容，继 续第2)步；否则，分别增大或减小工作效率n、脉冲前后沿宽度&和二次侧平顶降落AU2 的值，并重新进行第1)步的运算； 2) 选择绝缘及绕组线径 采用油浸式结构、心形的矩形结构的铁芯、饼式绕组，确定一次绕组与铁心间距A# [l，3]cm，一二次绕组间距A2e[8，12]cm，初级和次级电流密度分别为[6,8] A/mm2、j2G[8, 12]A/mm2;解方程
其中为一次侧电流 有效值，kK1是临近效应系数，求得IDZ1;然后根据
汁算一次侧绕组线径d1; 解方程
，其中12为二次侧电流有效值，kK2是临近效应系 数，求得IDZ2，再根据
算出二次侧绕组线径d2; 3) 确定铁芯材料及截面积 选取冷轧电工钢带DG2为铁芯材料，带厚为2cm，绕制成矩形铁芯，其磁感应强度Bs = 1T，磁感应增量AB= 2Bs= 2T;以确定铁芯截面积
，其中K、 y4是系数；因此理想的钢带长和宽相同为
实际将N个2cm带厚的钢带叠加得 到接近a'的宽度，S卩
取整数，每两个钢带间油道宽度为
，则实际截面 长
，实际截面宽
|铁心填充系数
4) 确定绕组匝数 确定一次侧绕组的匝数
，二次侧绕组匝数N2=nN1;匝间电压为
可得绕线高度h=1.25N2，绝缘距离h'G[2,8]cm;铁心窗口的高度为hT=2(h+h')，铁 心窗口的宽度为心=2(八1+(11+八2+(12)+0.02，铁心的平均磁路长度为1 = 2111+21116+413; 5) 计算漏感和温升 绕组平均匝长为
，变压器的漏感为
，绕组之间的动态电容为
，其中e是绝缘介电常数；铁心损耗PT = SlfABAHkT，f是脉冲重复频率，其中磁场强度增量AH= 1200A/m;铁心的散热面积STM= 4bl，铁心表面的比热负荷
；若变压器的漏感符合不等式
且动态 电容C12B<CB，且比热负荷PBK小于铁心容许值0. 25W/cm2,则结束；否则回到第1)步，并分 别增大或减小第1)步中工作效率n、脉冲前后沿宽度％、二次侧平顶降落AU2、以及第2) 步中一次绕组与铁心间距Ai、一二次绕组间距A2的值重新计算。
2. 如权利要求1所述静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，其特征在于，步骤1)中 系数ts= 2. 05,系数S= 1。
3. 如权利要求1所述静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，其特征在于，步骤2)中 临近效应系数kK1= 2. 8,临近效应系数kK2= 2. 8。
4. 如权利要求1所述静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，其特征在于，步骤3)中 系数K= 0? 2,系数iiA = 0? 0004。
5. 如权利要求1所述静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，其特征在于，步骤5)中 绝缘介电常数e=2. 2。
【专利摘要】本发明公开了一种静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，本发明的脉冲变压器针对静电除尘用脉冲高压电源所设计，属于中频、中高压、大功率脉冲变压器，包括等值线路参数的计算，确定变压器结构，选择绝缘材料、方式与距离和选取绕组导线，选取铁芯材料，确定铁芯截面积、绕组匝数和平均磁路长度，计算漏感、温升。本发明能够满足静电除尘用脉冲高压电源电路对脉冲变压器漏感的要求，保证脉冲变压器工作稳定可靠，提高电源效率。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104573250
【申请号】CN201510023909
【发明人】曾庆军, 雷盼灵
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月16日