JPH1084681A - 静電集塵装置用のパルス給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な手段により、安価に、例えば１０μｓ以
下の僅かなパルス幅及び１００ｋＶ以上の高いパルス電
圧振幅の場合に、高いパルス周波数を達成するパルス給
電装置を提供することである。 【解決手段】少なくとも１個の半導体スイッチ（Ｔ1 ）
以外に正に１個の非線形の磁気スイッチ（Ｌ2 ）を含む
パルス発生ユニットを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電集塵装置にパル
ス給電する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電集塵装置（ＥＰＳ）は、例えば石炭
を燃やす発電所の、煙ガスを清浄するために用いられ
る。静電集塵装置は、基本的には、互いに平行に４００
ｍｍ乃至５００ｍｍの間隔で設けられる、大面積で、矩
形の、アースされた２枚の金属製のプレートにより構成
されている。これら２枚のプレートの間には、高い、マ
イナスの電圧を有し、かつマイナスのコロナを解き放つ
螺旋状の対電極がある。煙ガス粒子が荷電され、分離さ
れる。静電集塵装置は、電気的には、非線形でありロス
の多い誘電体を有するコンデンサである。静的特性曲線
は、差し当たりの近似では、ダイオードの順方向特性と
比較可能であり、コロナ開始電圧はダイオードの立上り
電圧に対応している。

【０００３】高い、マイナスの直流電圧が印加される場
合の煙ガス清浄装置は、特に簡単かつ安価な構造になっ
ている。何故ならば、このために必要な丈夫な電力供給
装置は実質的に、簡単な５０Ｈｚの三相交流調整器と、
三相高電圧変成器と、二次側のブリッジ整流器とにより
構成されるからである。

【０００４】煤の粒子が粗粒であるときは、この電圧形
態で、通常、良好な濾過効率(Ab-scheidegrad)が得られ
る。細粒で、従って肺に入り込んで、癌を引き起こす、
大きさが約０．５μｍの煙ガス粒子の分離は、印加され
た直流電圧によっては殆ど不可能か、あるいは可能であ
っても非常にコストが高くつく。

【０００５】細粒の煙ガス粒子の分離に必要な非常に高
い、通常１００ｋＶ以上の電圧の場合には、通例、負荷
側で電圧の孤絡が生じるのを考慮に入れなければならな
い。このことが直接分離過程の中断に繋がる。この場
合、煙ガスが短時間濾過されないまま煙突を通って大気
へ達するか、多段式の集塵装置が不可避的に必要とな
る。

【０００６】更に、直流電圧が印加されたプラントの場
合、大型炉装置の場合でさえ、電力消費は発電所の全設
備容量のうちの約０．０２％であるので、元々低い設備
コストには高い運転コストが伴ってしまう。

【０００７】約５０μｓから１００μｓのパルス幅でパ
ルス給電することによって、このことを比較的良好に防
止することができる。短いパルスによって、負荷側の電
圧の孤絡が生じるのは、印加された直流電圧の場合より
も遥かに高いピーク電圧のときに始めてである。この理
由から、このような電圧の形態では、細粒の煙ガス粒子
の場合でさえも、比較的高い濾過効率を達成することが
できる。更に、負荷側の電圧のパルス形状及びパルス幅
に応じた必要な電力は、直流電圧が印加されたの場合よ
りも著しく小さい。例えば、ハーバート・Ｊ・ホール、
静電沈殿のパルス通電の歴史、静電学ジャーナル、２５
巻、１号、１乃至２１頁、１９９０年６月又はＷ・マク
ルヴェイン（出版人兼編集長）、パルス通電、プレシッ
プ・ニューズレタ−、２１６号、１９９４年１月）に詳
述されているように、この種の荷電法は広まっている。

【０００８】従来のパルス給電装置は、通常、２つの直
流電圧用電源ユニット及び１つのパルス発生ユニットに
より構成されている。少ない電力の第１の電源ユニット
は、コロナ開始電圧よりも通常は僅かに少ない直流電圧
を供給する。第２の電源ユニットはまず中間回路用直流
電圧を供給する。後置され直接に結合されたか又は電位
分離されたパルス発生ユニットによって、最後にパルス
が発生されて、第１の電源ユニットの直流電圧に重畳さ
れる。

【０００９】直接に結合されたパルス発生ユニットの場
合、第２の電力供給装置が例えば７０ｋＶの高い中間回
路用電圧を供給する。パルスを初期化するために必要な
半導体スイッチは、通常、最大限１００個の直列接続さ
れた素子を有するサイリスタカスケードとして設計され
ている。簡単な共振回路と、サイリスタスイッチに並列
に設けられたエネルギ還流ダイオードカスケードとによ
って、最後に、パルスが形成される。直列接続されたサ
イリスタにおいて均等な電圧分割を保証することができ
るように、これに応じて大きさが定められた線形の回線
網によって、平衡がもたらされる。

【００１０】しかし乍ら、サイリスタを多く直列接続し
ようとすればするほど、平衡を構成するのは一層困難に
なる。この理由から、市販されている直接結合されるパ
ルス給電装置の場合には、負荷電圧の最大値は通常８０
ｋＶより小さい。

【００１１】その他の場合には、例えば１０ｋＶのより
低い電圧レベルで、直列接続された僅かのサイリスタに
よって、パルスが発生され、パルス変成器によって、所
望の高い電圧レベルへと高められる。この場合、サイリ
スタは、ピーク電流負荷と平均値の、考えら得る不都合
な比率を有する。このためには、大容量の半導体スイッ
チが必要である。このような半導体スイッチは、ここで
は著しく少ない電力が切り換えられるが、牽引駆動装置
から知られている。パルス変成器に対しても類似のこと
が当て嵌まる。つまり、パルス電流は、自らの極端に高
い振幅及び僅かなパルス継続時間に基づき、４００Ｈｚ
の普通の繰返し周波数の場合には、広い周波数スペクト
ルを有する。このことは、特に、変成器のサイズを定め
ることに不利と見做さざるを得ないし、表皮効果による
消失電力の増大へと繋がる。更に、パルス電力によって
結果として生じる変成器電力が、１１０ｄＢ以上の、人
間にとって苦痛の騒音公害となる。コストは掛かるが、
騒音の封じ込めはこの場合絶対に必要である。

【００１２】個々のパルスを有するパルス給電装置（い
わゆるシングル・パルス給電装置）又はパルス列を有す
るパルス給電装置（いわゆるマルチ・パルス給電装置）
は市販されている。例えば、Ｃ・モーリッソン、Ｋ・ポ
ール、Ｍ・カーステン、広範囲な処理・動作条件におけ
る集塵装置のパルス通電実験（３．ＩＣＥＳＰ、パドヴ
ァ、１９８７年）に報告されているように、この場合、
その都度最大限達成可能な濾過効率は、パルス形状と、
煙ガスの組成とに依存している。

【００１３】パルス変成器付きの市販のシングル・パル
ス給電装置の配線図は、例えば、前記静電学ジーナル、
静電沈殿のパルス通電の歴史、２５巻、図３から読み取
れる。直接に結合されるマルチパルス給電装置は、同一
の記事で、図６に示されている。この非常に簡単な回路
（たった５個の高電圧構成部分）では、低直流電流用の
第２の電源ユニットは不要である。この電源ユニットの
機能は簡単な抵抗によって担われる。中間回路コンデン
サ（共振コンデンサ）Ｃは、容量が集塵装置の寄生容量
とほぼ同一であるように選択される。

【００１４】最初の科学的研究で示されたように、達成
可能な濾過効率を、特に、小さな塵埃粒子（例えば＜
０．５μｍ）の場合に、更に高めることができるのは、
現在最小限５０μｓのパルス幅を更に減じるときであ
る。しかし、このことが迅速なサイリスタカスケードに
よってさえ最早不可能であるので、他のコンセプトすな
わち少なくとも他の半導体スイッチが必要である。該半
導体スイッチは、サイリスタの、原理に条件付けられた
欠点（例えば守るべき安全時間）を防止する。

【００１５】原理的には、ここでは、ＩＧＢＴ電力モジ
ールの使用が考えられる。とは言っても、直接的な接続
の場合には、今日市場で入手できかつ最大限２ｋＶの逆
電圧を有するＩＧＢＴに基づいて、多数のこのような電
力モジュールを直列接続し、電流振幅と電流平均値との
不都合な比率に基づいて多数の電力モジールも並列接続
しなければならないだろう。更に、直列接続されたＩＧ
ＢＴの制御は、周知のように、非常にコストが掛かる。
従って、今日知られた回路の場合に、即座に切り換わる
半導体の使用に、特に、経済的な理由を持ち出すことが
できる。

【００１６】マツダによって紹介された他のコンセプト
（先に引用した文献箇所、静電学ジャーナル、静電沈殿
のパルス通電歴史、２５巻、１８頁及び図８）により、
火花ギャップが回転することによって、１μｓより少な
いパルス幅が得られる。但し、感知し得る機械的構成に
基づいたこうした解決のための提案は、むしろ、実験的
検査にとって利益である。この解決のための提案の商業
化は、特に、コストの理由からできない。

【００１７】他の解決のための提案は例えばEP 0 417 7
71 B1 、図１に見出だされる。ここでは、２つの直列接
続された磁気スイッチの組合わせ（直列パルス圧縮回路
の原理）によって、即座の切換過程がもたらされる。こ
の場合、実際の半導体スイッチは中間素子としてのみ機
能し、パルスの初期化のために必要である。しかし乍
ら、EP 0 417 771 B1 に示された回路は非常にコストが
掛かかるので、高価である。何故ならば、多数の耐高電
圧性かつ大容量の構成素子が必要だからである（エネル
ギ還流ダイオードカスケードを有する一次側のサイリス
タカスケード、パルス変成器、３個の耐パスル性の高電
圧コンデンサ、追加の制御巻線を有する２個の磁気スイ
ッチ、一次側のエネルギ還流ダイオード、制御巻線用電
源ユニット等）。更に直接に認識されるように、用いら
れた構成素子を非常に精確に互いに調整する必要があ
る。何故ならば、調整しないと、回路の実際の機能方法
を最早保証することができないからである（例えば、二
次側に並列接続されたコンデンサが切換過程後に最早完
全に放電されなかったときの、パルス変成器の飽和）。

【００１８】磁気スイッチの、数１０年以来知られたこ
うした基本原理は、非常に短いパルスの経済的な発生に
最適切である。つまり、このことは、特に、高性能レー
ザ用のパルス給電装置の場合に、既に幾度も証明され
た。これに対し、集塵装置の場合には、この頑丈な回路
はこれまでまだ自己貫徹できなかった。何故ならば、パ
ルス給電に付き例えば２０乃至３０ｋＷの高い電力需要
及び種々雑多な作動条件に基づいて、今日まで提案され
てきたコンセプトが、適用に不適切かあるいは適切であ
っても非常に限定されたものとなるからである。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、経済
的な方法で製造可能であり、例えば１０μｓより少ない
非常に短いパルス幅を可能にし、煙ガス粒子の組成に応
じて、１００ｋＶより大きくピーク電圧の際に数ｋＨｚ
までの十分に高いパルス繰返し周波数を有する簡単なパ
ルス又はパルス列を可能とする、電集塵装置用のパルス
給電装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、高いパルス
周波数と、１０μｓより少ない僅かなパルス幅と、１０
０ｋＶより大きいパルス電圧振幅との場合に、マルチパ
ルス動作、シングルパルス動作又は準マルチパルス動作
を可能とする、静電集塵装置にパルス給電する装置であ
って、 ａ）交流電圧回路網から印加され、出力端及びこれに並
列接続された中間回路コンデンサに、中間回路電圧を印
加する電源ユニットと、 ｂ）パルス発生ユニットとを有し、 ｂ１）該パルス発生ユニットは中間回路コンデンサに並
列接続されており、第１の共振コイルと、半導体スイッ
チと、共振コンデンサとからなる直列回路を含み、 ｂ２）正に１個の磁気スイッチを含み、該磁気スイッチ
の第１の端子は半導体スイッチと共振コンデンサとの間
の接続点と接続され、磁気スイッチの第２の端子は、集
塵装置を接続するための、パルス発生ユニットの出力端
と接続されており、 ｂ３）パルス発生ユニットは、第１の抵抗に並列接続さ
れ、ダイオードと、第２の共振コイルとからなり、かつ
エネルギの還流を可能にする直列回路を含み、 ｂ４）電源ユニット用の出力端とパルス発生ユニット用
の出力端との間に接続されている第１の抵抗と、磁気ス
イッチに並列接続されている第２の抵抗とを含み、これ
らの抵抗は、パルス休止中に、コロナ開始電圧以下の殆
ど一定の低直流電圧を生じること、非常に短いパル継続
時間のマルチパルスを発生することができ、静電集塵装
置にパルス給電する装置であって、 ａ）交流電圧回路網から印加され、出力端及びこれに並
列接続された中間回路コンデンサに中間回路電圧を印加
する電源ユニットと、 ｂ）パルス発生ユニットとを有し、 ｂ１）該パルス発生ユニットは中間回路コンデンサに並
列接続されており、半導体スイッチと、第１の共振コイ
ルと、共振コンデンサとからなる直列回路を含み、 ｂ２）正に１個の磁気スイッチを含み、該磁気スイッチ
の第１の端子は第１の共振コイルと共振コンデンサとの
間の接続点と接続され、磁気スイッチの第２の端子は第
２の共振コンデンサの第１の端子及び第３の共振コイル
の第１の端子と接続されており、第２の共振コンデンサ
の第２の端子は、パルス発生ユニットの入力側と出力側
の端子の間で貫通接続されている基準極と接続されてお
り、第３の共振コイルの第２の端子はパルス発生ユニッ
トの出力端と接続されており、 ｂ３）パルス発生ユニットは、更に、磁気スイッチ及び
第３の共振コイルに並列接続され、第２の抵抗抵抗、及
びパルス発生ユニット用の出力端を電源ユニット用の出
力端と接続させる第１の抵抗を含むこと、及び非常に短
いパル継続時間のマルチパルスを発生することができ、
パルス変成器を電位の分離のために用いる、静電集塵装
置にパルス給電する装置であって、 ａ）交流電圧回路網から印加され、出力端及びこれらに
並列接続された中間回路コンデンサに中間回路電圧を印
加する電源ユニットと、 ｂ）交流電圧回路網から又は第１の電源ユニットの出力
端から印加され、低直流電圧を印加する第２の電源ユニ
ットであって、パルス発生ユニットの出力端に並列に接
続されている出力端を有する電源ユニットと、 ｃ）パルス変成器を有するパルス発生ユニットと、を具
備し、 ｃ１）該パルス発生ユニットは、第１の電源ユニットの
出力端に接続されており、第１の半導体スイッチと、パ
ルス変成器の一次巻線と、第２の半導体スイッチとから
なる直列回路並びに減磁ダイオードを含み、２つの半導
体スイッチはその都度同時にオン・オフにされ、 ｃ２）パルス発生ユニットは仲介二極管と第１の共振コ
イルとからなる直列回路を二次側に含み、仲介二極管は
パルス変成器の二次巻線の巻初端と接続されており、共
振コイルは第１の共振コンデンサの第１の端子及び磁気
スイッチの第１の端子と接続されており、該磁気スイッ
チの第２の端子は第４の共振コイルの第１の端子及び第
２の共振コンデンサの第１の端子と接続されており、第
４の共振コイルの第２の端子はパルス発生ユニットの第
１の出力端を形成し、二次巻線の巻終端は共振コンデン
サの夫々第２の端子及びパルス発生ユニットの第２の出
力端と接続されており、 ｃ３）パルス発生ユニットでは、抵抗はパルス発生ユニ
ットの出力端と、第１の共振コイル及び磁気スイッチの
間の接続点とを結合すること、により解決される。

【００２１】本発明の有利な構成は他の従属請求項にも
記載されている。

【００２２】本発明の装置は一連の利点を有する。

【００２３】ａ）パルス発生手段は、非電位分離のバー
ジョンでは、（例えばサイリスタカスケードの）従来の
半導体スイッチと、正に１個の磁気スイッチとの組合わ
せのみを含む。

【００２４】ｂ）パルス発生手段は、最小限可能な数の
高電圧及び耐パルス性の構成要素を有する（これに対し
ては、特にEP 0 417 771 B1 、図１を参照）。

【００２５】ｃ）負荷側のパルスが非常に短くて、例え
ば＜１０μｓであるにも拘らず、パルス発生手段の半導
体スイッチには、僅かな振幅と、例えば１５０乃至２０
０μｓの高いパルス幅とを有する電流が印加される。そ
れ故に、小電力の特に安価な半導体スイッチを用いるこ
とができる。

【００２６】ｄ）非電位分離のバージョンでは、半導体
スイッチ及びエネルギ還流ダイオードカスケードへの逆
電圧による負荷が、従来のコンセプトの場合より著しく
少ない。何故ならば、ロスのない構成素子の場合、負荷
においていわば倍電圧が結果として生じるからである。
同一の中間回路電圧の場合、結局は達成可能な、負荷側
のピーク電圧は、従来のコンセプトの場合より著しく高
い。

【００２７】ｅ）切換のために、サイリスタ及びＧＴＯ
以外に、即座に切り換わるＩＧＢＴ又はＭＣＴも用いる
ことができる。何故ならば、パルス幅とパルス電流振幅
との比率が、従来のパルス給電装置の場合よりも著しく
好ましい数値を得るからである。

【００２８】ｇ）必要な中間回路直流電圧又は低直流電
圧を、高度に動的な、特に小容量の切換型電源ユニット
により、例えば共振回路内で発生することができる。

【００２９】ｈ）低直流電圧を印加する第２の電源ユニ
ットは絶対的に必要という訳ではない。安価なオーム抵
抗はパスル休止中にこの課題を果たす。

【００３０】ｉ）非常に簡単な回路拡大により、エネル
ギ還流の時間に適切に影響を与えることができる。かく
して、最適な分離に必要なパルス幅を定めることができ
る。

【００３１】ｊ）回路は、実施の形態に応じて、シング
ルパルス作動及びマルチパルス作動に適切である。準マ
ルチパルス作動も可能である。この場合、マイクロプロ
セッサによる相応の制御によって、パルス模様（直接連
続する複数のパルス、次にパルス休止）が予め設定され
る。パルス模様は、この場合、出来る限り高い濾過効率
が達成されるように形成されている。

【００３２】ｋ）負荷側の電圧孤絡は、従来通常の回路
の場合と異なり、電源ユニットの直接的な遮断従ってま
た分離過程の中断に至らない。何故ならば、孤絡が生じ
るときには、半導体スイッチは既に再度開いてしまって
いるからである。孤絡が消えた後に、即座に、新たなパ
ルスの発生が再度始まる。半導体スイッチはかくして確
実に短絡電流に対して保護される。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は静電集塵装置４にパルス給
電するための本発明の手段を示している。第１の電源ユ
ニット１．１は、交流電圧網ＡＣから発生する例えば三
相の交流電圧から出発して、自らの出力端２，２´で、
中間回路電圧ｕC1（ｔ）をパルス発生用の中間回路コン
デンサＣ1 に供給する。この場合、電源ユニット１．１
は、例えば共振回路内での高度に動的及び小容量の切換
型電源ユニットとして設計されていることができる。こ
の切換型電源ユニットはこれ以上詳細に説明する必要は
ない。当然ながら、従来の５０Ｈｚ電源ユニットも用い
ることができる。低直流電圧を供給する追加の電源ユニ
ットは、この変形例では、必ずしも必要という訳ではな
い。

【００３４】電源ユニット１．１はパルス発生ユニット
に給電する。このパルス発生ユニットは、電源ユニット
用の出力端２，２´に並列に半導体スイッチＴ1 、例え
ばサイリスタカスケード、共振コイルＬ1 及び共振コン
デンサＣ2 からなる直列回路を有する。

【００３５】共振コンデンサＣ2 は非線形の磁気スイッ
チＬ2 の第１の端子と接続されている。磁気スイッチＬ
2 の第２の端子はパルス発生ユニットの出力端３と接続
されている。非線形の磁気スイッチＬ2 は、巻線を有す
る飽和可能な鉄心として設計されている。ダイオードＤ
1 及び第２の共振コイルＬ3 によりエネルギの還流が可
能となる。共振コイルＬ3 のサイズがこれに対応して定
められることによって、エネルギの還流のための時間が
好影響を受けることができる。抵抗Ｒ1 及びＲ2 は、パ
ルス休止中に、コロナ開始電圧以下であるほぼ一定の低
直流電圧を供給する。従って、追加の電源ユニットは不
必要である。更に、磁気スイッチＬ2 に並列に設けられ
た抵抗Ｒ2 は重要な課題、すなわち、パルス休止中に、
共振コンデンサＣ2 での電圧と、出力端３，３´に接続
されている静電集塵装置４での電圧との差を出来る限り
迅速に再度均等化するという課題を有する。かくして、
如何なる作動条件にあっても常に保証されることができ
るのは、共振コンデンサＣ2 での電圧と静電集塵装置４
での電圧との間の差が均等化されずに場合によっては残
っているときに、磁気スイッチＬ2 が制御されて再度オ
ンになることである。

【００３６】図１に図示の装置の作用方法を更に以下に
記述する。シングルパルス作動の際の出力端３，３´に
おける電圧ｕＤＰ（ｔ）の典型的な推移は図８（ａ）に
図示されている。図８（ｂ）は準マルチパルス作動の際
の電圧ｕＤＰ（ｔ）の典型的な推移を示している。

【００３７】第２の実施の形態は図２に示されている。
この変形例では、図１に図示した装置と逆に、エネルギ
を還流する追加の共振コイルは全然不要である。しかし
乍ら、図２で用いられる共振コイルＬ13は一般的に異な
った巻数を有する２つの巻線Ｎ1 ，Ｎ2 を有する。巻線
Ｎ1 ，Ｎ2 の巻数比の変化によって、図１の装置に対応
して、エネルギの還流のための時間は影響を受けること
ができる。

【００３８】図３に図示された変形例は特に簡単であ
る、すなわち、少ない構成要素で構成されているのであ
る。何故ならば、第２の共振コイル従ってまた第２の巻
線（図２を参照）が省略されているからである。この装
置は、最初の２つの変形例に比較して、エネルギの還流
のための時間を変えることができない点で異なってい
る。しかし、適用次第では、この安価な装置は達成可能
な分離結果に関して全く十分である。

【００３９】図４及び５は図３に図示した装置に対応し
てパルス発生装置を示している。しかし、この場合で
は、コンデンサＣ０での低直流電圧の供給のために設け
られ、電位分離が生じない。図４に図示した装置では、
追加の電源ユニット１．２は例えば三相の線間電圧と直
接接続されている。これに対して、図５に図示した装置
では、必要なエネルギは、直接に中間回路から、あるい
は図５では明示されていないが、第１の電源ユニット
１．１の第２の出力端を介して乃至はコイルＬ1 に巻回
された追加の巻線によって得られる。第２の電源ユニッ
ト１．２の制御は制御信号の伝送のための光ファイバ管
を用いて行なわれることができる。他の場合であれば絶
縁への高い要求が通常あって、この要求を実現する処置
が必要であるが、この場合には、こうした処置は全然不
要である。当然ながら、図１，２並びに６及び７に示さ
れた装置も、図４及び５に図示した変形例として適切で
ある。但し、このことは以下に再度詳細に指摘しない。

【００４０】非電位分離の他の変形例は図６に示されて
いる。この装置は非常に短いマルチパルスを発生させる
ために適切である。１個の半導体スイッチＴ1 のみが必
要である。直列接続された共振コイルを有する追加のダ
イオードはこの変形例では不要である。何故ならば、マ
ルチパルス作動の際のエネルギの還流が必ずしも必要と
いう訳ではないからである。非常に短い電圧パルスが幾
度か短く連続的に生じることによって、シングルパルス
作動の場合（最大限４００Ｈｚ）よりも著しく少ないパ
ルス繰返し周波数（例えば１０乃至５０Ｈｚ）が可能で
ある。かくして、基礎となる適用のための所要量を小さ
く保持することができる（これに対しては、Ｃ・モーリ
ッソン、Ｋ・ポール、Ｍ・カーステンの、上に引用した
文献箇所；「広範囲の処理・動作条件における集塵装置
のパルス通電実験」、３．ＩＣＥＳＰ、パドヴァ、１９
８７年を参照）。

【００４１】図６に図示された変形例では、磁気スイッ
チは集塵装置４と直接接続されるのではなく、第２の共
振コイルＬ3 及び第２の共振コンデンサＣ3 の第１の端
子と接続される。磁気スイッチＬ2 の閉成が共鳴振動を
起動する。この共鳴振動が共振コイルＬ3 と、共振コン
デンサＣ3 と、集塵装置４の寄生容量との間に形成され
るのは、磁気スイッチＬ2 が既に再度開成した後であ
る。

【００４２】電位分離によるマルチパルス作動に関する
変形例は図７に図示されている。このパルス発生ユニッ
トは、第１の半導体スイッチＴ1 、パスル変成器Ｔｒの
一次巻線及び第２の半導体スイッチＴ2 からなる直列回
路を有する。パスル変成器を減磁するためのフリーホイ
ーリングダイオードには参照符号Ｄ1 及びＤ2 が付され
ている。２個の半導体スイッチＴ1 ，Ｔ2 はその時々に
オンオフ同時になされる。この一次回路の代わりに他の
変形例も可能であることは自明である。

【００４３】パスル変成器Ｔｒの二次コイルの巻初端
は、仲介二極管Ｄ3 及び共振コイルＬ1 からなる直列回
路を介して、第１の共振コンデンサＣ2 の第１の端子及
び磁気スイッチＬ2 の第１の端子と接続されている。磁
気スイッチＬ2 の第２の端子は第２の共振コイルＬ4 の
第１の端子及び第２の共振コンデンサＣ3 の第１の端子
と接続されている。共振コイルＬ4 の第２の端子が出力
端３とのみ接続されている。パスル変成器Ｔｒの二次コ
イルの巻終端は、第１の共振コンデンサＣ2 の第２の端
子と、更に共振コンデンサＣ3 の第２の端子と及び出力
端３´と接続されている。マルチパルス作動の際の出力
端３，３´での電圧ｕＤＰ（ｔ）の典型的な推移は図８
（ｃ）に図示されている。

【００４４】以下、パルス給電する装置全体の、及び磁
気スイッチを有する特にパルス発生ユニットの作動方法
を、図１に図示された装置並びに図９及び１０に図示し
たシミュレートされた電流・電圧推移を参照して説明す
る。以下の表１に基づき以下の用語法を用いた。

【００４５】

【表１】

【００４６】シミュレーションのために、集塵装置に対
して、１００ｎＦの寄生容量を仮定した。これは大型炉
の集塵装置の場合に通常である数値にほぼ対応する。共
振コンデンサＣ2 の数値は１２０ｎＦに選択され、中間
回路コンデンサＣ1 の数値は４００ｎＦに選択された。
共振コイルＬ1 及びＬ2 は、第１の共振位相が約３０μ
ｓ（図１０の時間Ｔ1 ）後に終わり、エネルギの還流の
ための位相が約１５μｓ（図１０の時間Ｔ４）後に終わ
るようなサイズにされた。磁気スイッチに対しては、基
本となる用途に必要な性質を有する市販の軟磁性芯材料
（これに対しては、文献箇所、リヒャルト・ボル、『軟
磁性材料』第４版、ヴァークウムシュメルツェ・ゲーエ
ムベーハー）を用いることができる。この場合、磁気ス
イッチは、如何なる作動条件にあっても第１の共振位相
が閉じられており、磁気スイッチが閉じる（図１０の時
間Ｔ2 ＝４乃至６μｓ）前に、半導体スイッチが再度開
いているようなサイズになっていなければならない。こ
のことが保証されているならば、半導体スイッチは負荷
側の短絡（電圧孤絡）に対し防止される。

【００４７】シングルパルス作動の際のパルス繰返し周
波数を４００Ｈｚに選択した。これは２５００μｓの周
期（図９の時間ＴＰＳ）に対応する。中間回路電圧が８
０ｋＶで、低直流電圧が２０ｋＶであるように、シミュ
レーションを実行した。サイズを選択することによっ
て、負荷において、約１３０ｋＶの電圧ピーク値が結果
として生じる。ピーク値に達成するまでの時間は約４μ
ｓである（図１０の時間ＴＳ１）。

【００４８】作用方法を説明するために、まず、半導体
スイッチＴ1 が開かれていると仮定する。コンデンサＣ
1 での電圧は８０ｋＶである。コンデンサＣ2 及び集塵
装置（４）は低直流電圧（２０ｋＶ）の数値に荷電され
ている。

【００４９】スイッチＴ1 を閉じることによって、最初
の振動が開始される。図１０に示すように、半正弦の共
鳴電流ｉＬ1 （ｔ）が流れる。コンデンサＣ2 は共振で
荷電される。第１の振動位相（時間間隔Ｔ1 ）の終り
に、コンデンサＣ2 における電圧は最大値に達する。こ
の最大値は２つのコンデンサＣ1 及びＣ2 の比率に拠る
（倍電圧の原理）。これで、第１の振動位相は終了す
る。共鳴電流が再度零値に達するや否や、半導体スイッ
チが開く。

【００５０】第１の振動位相中に、コンデンサＣ2 にお
ける電圧の上昇に従って、同時に、小さな磁化電流ｉＬ
2 （ｔ）が磁気スイッチＬ2 の中を流れる。磁気スイッ
チＬ2 の磁心における磁束は飽和限界に達するまで緩慢
に高められる（時間間隔Ｔ2）。磁気スイッチ（Ｌ2 ）
の誘導性インダクタンスは、今、相応の磁性材料の場合
には、殆ど急激に飽和時の数値に減少する。このことの
結果として、磁気スイッチにおけるパルス状の電流増加
が生じる。その結果、集塵装置は非常に急速に共振で荷
電される（時間間隔Ｔ３）。

【００５１】集塵装置における電圧が中間回路電圧の数
値に達する（時間間隔Ｔ３のほぼ真中で）や否や、ダイ
オードＤ1 は導電性を有する。共振コイルＤ1 を介して
集塵装置から中間回路コンデンサＣ1 へエネルギが還流
することが緩慢に開始する。この第３の共振位相が終わ
るのは、ダイオードＤ1 を通る電流が時間間隔Ｔ４後に
再度零値を達成した後である。Ｔ４＞２．５Ｔ３という
条件が守られるときは、第２の共振位相の真中で既に開
始する還流は、負荷における最大限達成可能な電圧振幅
に殆ど何等影響を及ぼさない。更に、共振コイルＬ3 を
これに対応するように設けることによって、還流時間が
適切な影響を受けることができることが、現在直接に認
識される。

【００５２】１つの完全なサイクルがかくして進行し
た。半導体スイッチＴ1 が再度オンにされることができ
る。個々のパルス又はパルス列用の半導体スイッチＴ1
の制御は図示されない制御回路によって行なわれる。

【００５３】図２乃至５に図示された装置の機能方法
は、既に上述した相違以外に、図１に図示した回路に対
応している。図６に図示された装置では、第１の２つの
共振位相は図１に示された装置の場合と同様に対応して
終了する。エネルギ還流回路の代わりに、この変形例で
は、非常に短いマルチパルスを発生するための他の共振
回路が具備されている。共振コイルＬ3 と、共振コンデ
ンサＣ3 と、集塵装置４の寄生容量との間で調整される
自由な制動されたこうした振動は、磁気スイッチによっ
て起動される。磁気スイッチを再度無制御でオンにする
ことは、この場合、第３の共振回路がこれに対応したサ
イズになっていることにより、完全に省略することがで
きる。

【００５４】図７に図示した装置では、２つの半導体ス
イッチＴ1 及びＴ2 （ここでは、サイリスタの代わりに
ＩＧＢＴスイッチを有する）を共にオンにすることによ
って、減少された電圧レベルでのパルスの初期化が行な
われる。コンデンサＣ3 はパルス変成器及び仲介二極管
Ｄ3 を介して共振で荷電される。続いて、図６に図示し
た装置に対応して、磁気スイッチを閉じることによっ
て、再度第３の共振位相が負荷において起動される。仲
介二極管Ｄ3 が必要であるのは、そうでないと、エネル
ギ伝達がなされた後に、変成器が飽和するだろうからで
ある。２つのダイオードＤ1 及びＤ2 によって、変成器
の、一次側の減磁を保証することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、シングルパルス作動及び準マルチパル
ス作動用の電位分離のないパルス発生手段と、磁気スイ
ッチと、可変に構成可能なエネルギ還流時間のための追
加の共振コイルとを有するが、低直流電圧用の電源ユニ
ットを有しない静電集塵装置にパルス給電する装置の図
である。

【図２】図２は、図１のように電位分離がないが、異な
った巻数Ｎ1 ，Ｎ2 を有する共振コイルを具備するパル
ス給電装置の図である。

【図３】図３は、図１のように電位分離がないが、１個
のみの共振コイルを具備するパルス給電装置の図であ
る。

【図４】図４は、図３のように電位分離がないが、回路
網と接続されている低直流電圧用の追加の電源ユニット
を有するパルス給電装置の図である。

【図５】図５は、図３のように電位分離がないが、中間
回路からの給電に関する、低直流電圧用の追加の電源ユ
ニットを有するパルス給電装置の図である。

【図６】図６は、電位分離を有せず、マルチパルス作動
用の追加の共振回路を有し、低直流電圧用の電源ユニッ
トを有しないパルス給電装置の図である。

【図７】図７は、電位分離と、マルチパルス作動用の追
加の共振回路と、ここでは、低直流電圧用の追加の電源
ユニットをとを有するパルス給電装置の図である。

【図８】図８（ａ）は図１乃至５に図示する給電装置に
おける集塵装置での電圧の典型的な推移及びシングルパ
ルス作動を示し、図８（ｂ）は図１乃至５に図示する給
電装置における集塵装置での電圧の典型的な推移及び準
マルチパルス作動を示し、図８（ｃ）は図６及び７に図
示する給電装置における集塵装置での電圧の典型的な推
移及びマルチパルス作動を示す図である。

【図９】図９は、シングルパルス作動及び４００Ｈｚの
パルス繰返し周波数の際の、図１乃至５に図示する給電
装置における経時のミュレートされた電流・電圧推移を
示す図である。

【図１０】図１０は、シングルパルス作動の際の、図１
乃至５に図示する給電装置における経時のミュレートさ
れた電流・電圧推移を示す図（部分詳細図）である。

【符号の説明】

１．１ …第１の電源ユニット １．２ …第２の電源ユニット ２，２´…電力供給装置の出力端 ３，３´…パルス発生ユニットの出力端 ４ …静電集塵装置 ５，５´…第２の電源ユニットの出力端 ＡＣ …交流電圧回路網 Ｃ０ …コンデンサ Ｃ1 …中間回路コンデンサ Ｃ2 …第１の共振コンデンサ Ｃ3 …第２の共振コンデンサ Ｄ1 …ダイオード Ｄ2 …ダイオード Ｄ3 …ダイオード Ｌ1 …第１の共振コイル Ｌ2 …磁気スイッチ Ｌ3 …第２の共振コイル Ｌ4 …第３の共振コイル Ｌ13 …２つの巻線を有する共振コイル Ｎ1 ，Ｎ2 …巻線 Ｒ1 ，Ｒ2 …抵抗 Ｔｒ …パルス変成器 Ｔ1 ，Ｔ2 …半導体スイッチ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高いパルス周波数と、僅かな、１０μｓ
   より少ないパルス幅と、１００ｋＶより大きくて高いパ
   ルス電圧振幅との場合に、マルチパルス動作、シングル
   パルス動作又は準マルチパルス動作を可能とする、静電
   集塵装置（４）にパルス給電する装置であって、 ａ）交流電圧回路網（ＡＣ）から印加され、出力端
   （２，２´）及びこれに並列接続された中間回路コンデ
   ンサ（Ｃ1 ）に、中間回路電圧（ｕC1（ｔ））を印加す
   る電源ユニット（１．１）と、 ｂ）パルス発生ユニットとを有し、 ｂ１）該パルス発生ユニットは前記中間回路コンデンサ
   （Ｃ1 ）に並列接続されており、第１の共振コイル（Ｌ
   1 ）と、半導体スイッチ（Ｔ1 ）と、共振コンデンサ
   （Ｃ2 ）とからなる直列回路を含み、 ｂ２）正に１個の磁気スイッチ（Ｌ2 ）を含み、該磁気
   スイッチ（Ｌ2 ）の第１の端子は前記半導体スイッチ
   （Ｔ1 ）と前記共振コンデンサ（Ｃ2 ）との間の接続点
   と接続され、前記磁気スイッチ（Ｌ2 ）の第２の端子
   は、前記集塵装置（４）を接続するための、前記パルス
   発生ユニットの出力端（３）と接続されており、 ｂ３）前記パルス発生ユニットは、第１の抵抗（Ｒ1 ）
   に並列接続され、ダイオード（Ｄ1 ）と、第２の共振コ
   イル（Ｌ3 ）とからなり、かつエネルギの還流を可能に
   する直列回路を含み、 ｂ４）前記電源ユニット用の前記出力端（２）と前記パ
   ルス発生ユニット用の出力端（３）との間に接続されて
   いる第１の抵抗（Ｒ1 ）と、前記磁気スイッチ（Ｌ2 ）
   に並列接続されている第２の抵抗（Ｒ2 ）とを含み、こ
   れらの抵抗（Ｒ1 ，Ｒ2 ）は、パルス休止中に、コロナ
   開始電圧以下の殆ど一定の低直流電圧を生じてなる給電
   装置。
2. 【請求項２】 前記第１の共振コイル（Ｌ1 ）の代わり
   に、２つの巻線（Ｎ1 、Ｎ2 ）を有する共振コイル（Ｌ
   13）が用いられており、第２の巻線（Ｎ2 ）が前記第２
   の共振コイル（Ｌ3 ）の代わりをし、巻数比（Ｎ1 ／Ｎ
   2 ）の変化によって、エネルギの還流のための時間に影
   響を及ぼすことができること、を特徴とする請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】 前記第２の共振コイル（Ｌ3 ）が設けら
   れておらず、前記ダイオード（１．２）が前記パルス発
   生ユニット用の前記出力端（３）と、前記第１の共振コ
   イル（Ｌ1 ）及び前記半導体スイッチ（Ｔ1 ）の間の接
   続点との間に接続されていること、を特徴とする請求項
   １に記載の給電装置。
4. 【請求項４】 前記第１の第１の抵抗（Ｒ1 ）が設けら
   れていないこと、及び前記低直流電圧が第２の電源ユニ
   ット（１．２）によって発生され、該電源ユニット
   （１．２）の出力端（５，５´）は前記集塵装置（４）
   に並列接続されており、入力端は前記中間回路コンデン
   サ（Ｃ1 ）に並列接続されているか、又は前記交流電圧
   回路網（ＡＣ）から印加されていること、を特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の給電装置。
5. 【請求項５】 非常に短いパル継続時間のマルチパルス
   を発生することができ、静電集塵装置（４）にパルス給
   電する装置であって、 ａ）交流電圧回路網（ＡＣ）から印加され、出力端
   （２，２´）及びこれに並列接続された中間回路コンデ
   ンサ（Ｃ1 ）に中間回路電圧（ｕＣ1 （ｔ））を印加す
   る電源ユニット（１．１）と、 ｂ）パルス発生ユニットとを有し、 ｂ１）該パルス発生ユニットは前記中間回路コンデンサ
   （Ｃ1 ）に並列接続されており、半導体スイッチ（Ｔ1
   ）と、第１の共振コイル（Ｌ1 ）と、共振コンデンサ
   （Ｃ2 ）とからなる直列回路を含み、 ｂ２）正に１個の磁気スイッチ（Ｌ2 ）を含み、該磁気
   スイッチ（Ｌ2 ）の第１の端子は前記第１の共振コイル
   （Ｌ1 ）と前記共振コンデンサ（Ｃ2 ）との間の接続点
   と接続され、前記磁気スイッチ（Ｌ2 ）の第２の端子は
   第２の共振コンデンサ（Ｃ3 ）の第１の端子及び第３の
   共振コイル（Ｌ4 ）の第１の端子と接続されており、前
   記第２の共振コンデンサ（Ｃ3 ）の第２の端子は、前記
   パルス発生ユニットの入力側と出力側の端子（２´，３
   ´）の間で貫通接続されている基準極と接続されてお
   り、前記第３の共振コイル（Ｌ4 ）の第２の端子は前記
   パルス発生ユニットの前記出力端（３）と接続されてお
   り、 ｂ３）前記パルス発生ユニットは、更に、前記磁気スイ
   ッチ（Ｌ2 ）及び前記第３の共振コイル（Ｌ4 ）に並列
   接続され、第２の抵抗抵抗（Ｒ2 ）、及び前記パルス発
   生ユニット用の出力端（３）を前記電源ユニット用の前
   記出力端（２）と接続させる第１の抵抗（Ｒ1 ）を含ん
   でなる給電装置。
6. 【請求項６】 非常に短いパル継続時間のマルチパルス
   を発生することができ、パルス変成器（Ｔｒ）を電位の
   分離のために用いる、静電集塵装置（４）にパルス給電
   する装置であって、 ａ）交流電圧回路網（ＡＣ）から印加され、出力端
   （２，２´）及びこれらに並列接続された中間回路コン
   デンサ（Ｃ1 ）に中間回路電圧（ｕC1（ｔ））を印加す
   る電源ユニット（１．１）と、 ｂ）前記交流電圧回路網（ＡＣ）から又は前記第１の電
   源ユニット（１．１）の前記出力端（２，２´）から印
   加され、低直流電圧を印加する第２の電源ユニット
   （１．２）であって、パルス発生ユニットの出力端
   （３，３´）に並列に接続されている出力端（５，５
   ´）を有する電源ユニット（１．２）と、 ｃ）前記パルス変成器（Ｔｒ）を有する前記パルス発生
   ユニットと、を具備し、 ｃ１）該パルス発生ユニットは、前記第１の電源ユニッ
   ト（１．１）の前記出力端（２，２´）に接続されてお
   り、第１の半導体スイッチ（Ｔ1 ）と、前記パルス変成
   器（Ｔｒ）の一次巻線と、第２の半導体スイッチ（Ｔ2
   ）とからなる直列回路並びに減磁ダイオード（Ｄ1 ，
   Ｄ2 ）を含み、前記２つの半導体スイッチ（Ｔ1 ，Ｔ2
   ）はその都度同時にオン・オフにされ、 ｃ２）前記パルス発生ユニットは仲介二極管（Ｄ3 ）と
   第１の共振コイル（Ｌ1 ）とからなる直列回路を二次側
   に含み、前記仲介二極管（Ｄ3 ）は前記パルス変成器
   （Ｔｒ）の二次巻線の巻初端と接続されており、前記共
   振コイル（Ｌ1 ）は第１の共振コンデンサ（Ｃ2 ）の第
   １の端子及び磁気スイッチ（Ｌ2 ）の第１の端子と接続
   されており、該磁気スイッチ（Ｌ2 ）の第２の端子は第
   ４の共振コイル（Ｌ4 ）の第１の端子及び第２の共振コ
   ンデンサ（Ｃ3 ）の第１の端子と接続されており、前記
   第４の共振コイル（Ｌ4 ）の第２の端子は前記パルス発
   生ユニットの第１の出力端（３）を形成し、二次巻線の
   巻終端は前記共振コンデンサ（Ｃ2 ，Ｃ3 ）の夫々第２
   の端子及び前記パルス発生ユニットの第２の出力端（３
   ´）と接続されており、 ｃ３）前記パルス発生ユニットでは、抵抗（Ｒ2 ）は前
   記パルス発生ユニットの前記出力端（３）と、前記第１
   の共振コイル（Ｌ1 ）及び前記磁気スイッチ（Ｌ2 ）の
   間の接続点とを結合してなる給電装置。
7. 【請求項７】 前記パルス発生ユニットの前記半導体ス
   イッチ（Ｔ1 ，Ｔ2）はサイリスタ、ＧＴＯ、ＩＧＢＴ
   又はＭＣＴから選択されること、を特徴とする請求項１
   乃至６のいずれか１項に記載の給電装置。
8. 【請求項８】 前記電源ユニット（１．１，１．２）の
   うちの少なくとも１個が切換型電源ユニットとして設計
   されていること、を特徴とする請求項１乃至７のいずれ
   か１項に記載の給電装置。