JPS621464A - 電気集塵器電源装置 - Google Patents

電気集塵器電源装置

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JPS621464A
JPS621464A JP61146760A JP14676086A JPS621464A JP S621464 A JPS621464 A JP S621464A JP 61146760 A JP61146760 A JP 61146760A JP 14676086 A JP14676086 A JP 14676086A JP S621464 A JPS621464 A JP S621464A
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    • B03C3/68—Control systems therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、−次巻線が変換器を介して電源系統に接続さ
れ、二次巻線が集塵器側整流器を介して電気集塵器に給
電するようになっている変圧器を備えた電気集塵器電源
装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
排気浄化のために、あるいは一般に流動媒体から貰物を
分離するために、しばしば電気集塵器が使用される。電
気集塵器の板と放電線は、それらの間に通される媒体に
おいて含有異物の電離およびそれらの電離された異物の
板への分離が生じるように高電圧を供給される。高い分
離度を得ようとする場合には、板と放電線の直流電圧(
供給電圧)はできるだけ高く選ばれる。他方では、供給
電圧が高いとガス自身においても電離現象が起こり、こ
れは放!$11!におけるコロナ放電に到る集塵器の持
続放電をもたらす。
供給電圧が限界値を上回ると、電源から供給される電流
が遮断されなければ、集塵器は短い弧絡を介して又は電
圧崩壊を介して放電して定常アークに到る。高い直流電
圧が再び確立されるまでは上述の異物分離はできない。
更に、この経過は集塵器の、特に放電線の損耗を生じさ
せ、装置全体の寿命を短くする。
電離経過およびそれにともなう供給電圧の上記限界値は
電気集塵器の板間の電界強度の分布に依存下る。板に分
離された異物からなる絶縁性の層は、所定の時間間隔で
、場合によってはできるだけ短時間の供給電圧の遮断の
もとで、槌打して集めて収り除かな(すればならない。
更に、電離によって板間の電位推移に強い歪みを持つ空
間電荷が形成され、しかもそれは板と空間電荷の間に電
圧勾配および放電方向の逆転をもたら丁ことがある。
したがって上記限界値は運転中一定ではない。
良好な分離のために、集塵器の供給電圧はできるだけ殆
ど側副できずに変化する限界値にできるだけ近づζすよ
うとされる。
市販の電気集塵器は、三相変流電源系統の2つの相に接
続されていてその系統から電子式調整器を介して変流電
流を取り8丁給電装置を備えてぃる。その調整器の出力
電圧は点弧角制御されて、入力電圧に対して移相された
系統周波数の交流電流を供給し、その交流電流はそれか
ら昇圧・整流後にパルス化された持続電流として電気集
塵器に供給される。集塵器の最適運転条件に近づくため
に、ドイツ連邦共和国特許出願公告第1923952号
明細書においては、調整器における点弧角制卸な介して
電気集塵器における電圧が所定の立ち上げパターンにし
たがって、集塵器の瞬時状態に応じた限界値が到達され
集W器の電圧崩壊または類似の突発放電に到るまで立ち
あげることが提案されている。
一般に電圧崩壊後変流調整器は、アークを避けて形成さ
れたプラズマの消イオン化を待つため、まず阻止されな
ければならない。無電流の最小休止期間は調整器の周波
数、即ち系統周波数によって決まる。それによって、集
塵器には系統周波数に応じた脈動でもって殆ど間欠なし
に流れ電圧崩壊後遮断される直流電流が供給される。こ
の電流によって給電される集塵器電圧については、その
都度電圧崩壊まで上昇する脈動経過が生じる。
系統周波数の変流電f1it調整器によって電源系統か
ら収り出されて昇圧整流されるこの種の間欠なしに流れ
る直流電流を集塵器に供給することは行わない電気集塵
器も既に知られている。集塵器は個々の電圧パルスまた
は電流パルスの列によって充電される。パルスの都度、
パルス休止期間中媒体を介して流れていた電荷を引き渡
すために、これらの間隔を置いた直流パルスの平均電流
値がそれぞれの集塵器状態に合わせた集塵器電流目標値
をとるように個々のパルスの周波数および/または時間
幅が設定される。それにより、できるだけ電圧崩m限界
値以下の値を持ちパルメタ11周波数に応じて脈動する
集塵器電圧が生じる。
この場合に、短いパルスにより集!!器に必要なエネル
ギーを満たすことの技術的困難性がある。
このために米薗特許@3641740号明細書では、整
流された系統電圧により直列接続されたコンデンサを充
電し、これらのコンデンffa:fイyスタ、高電圧変
圧器および半波整流器を介して電気集塵器に接続するこ
とが提案されている。電気集塵器に達する電流パルスの
幅は、例えばこれらのパルスの間にあるパルス休止期間
の5%である。
今のところ最適な方法としては、集塵器に先ず整流器を
介して既に比較的高い殆ど一定の基本直流電圧を印加し
、それから脈動集塵器電圧発生のために変流電圧または
間隔を置いた個別電圧パルスを前記の基本直流電圧に重
畳するという組み合わせ法が採用されている。
米国特許第3984215号明細書によれば、集塵器電
圧の大きさは集塵器のブレークダウン電圧よりも遥かI
:上にあるが、しかし集窪器の放電がアークを形成しな
いように非常に短いパルス持続時間(二で行われる。こ
れらの間隔を置いた個々のパルスの時間幅、波形および
パルス列周波数はそれぞれの築Ha負荷状態に合わせら
れる。ヨーロッパ特許第0034075号明細書によれ
ば、一定の基本直流電圧を印加された集塵器に間隔を置
いた電流パルスが供給され、それらの電流パルスの最大
振幅は、集塵器電流の目標値に応じて集塵器がブレーク
オーバ電圧以下にある最大電圧に充電されるように制御
される。これらの電流パルスは、整流器から給電される
中間回路から所望のパルス幅に設計された振動回路式周
波数変換装置もしくは強制消弧式可変周波数変換装置に
より取り出され、昇圧される。集IIM器電圧の脈動は
、ダイオードがその都度昇圧された電流パルスの一方の
極性を抑制することによって保証される。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第2713675号明細
書においては、三相交流電源系統の2つの相に接続され
て点弧角制御される交流調整器とこれの後段に接続され
た変圧器および整流器によって基本電圧が供給される簡
単な給電装置が提案されている。この基本直流電圧を供
給される電極は結合コンデンサを介して爾電圧変圧器の
二次巻線に接続され、その高電圧変圧器の一次巻線は中
間接続されたインバータを介して可制御整流器から給電
される。それにより基本電圧C:は負荷に応して50H
z〜2kHz の範囲で可変の周波数を持つ整流されて
いない交流電圧が重畳される。
しかし、分離プロセスの特性により指定されるこれらの
方法を集塵器の運転場所に使用しようとする場合ζ二は
、より厳しい要求が適用される電源系統への要求も考慮
すべきである。例えば系統の無効電流負担および高調波
負担並びに電源系統の三相・交流端子間の非対称負荷の
限界が考慮されなければならない。また、据え付はコス
トもできるだけ少なくしなければならない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、出力電圧がほぼ最適に分離プロセスの
技術に適合可能であり、且つ電源系統への反作用ができ
るだけ小さく保たれるような給電装置を提供することC
二ある。つまり、例えば電源系統にとってはcogφ中
1の力率を可能にし、集塵器にとっては僅かの電圧崩壊
頻度もしくは短絡過電流の回避を可能にすることである
。さらに本発明の目的は、使用される構成部品の寸法お
よび放電線の負荷に関しても著しく改善することにある
。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、本発明によれば、−次巻線が電源側変換器
を介して電源系統に接続され、二次巻線が集塵器側整流
器を介して電気集塵器に給電するようになっている変圧
器を備えた電気′%塵器電源装置において、前記電源側
変換器は、中間回路電流を発生させるための電源系統側
可制卸整流装置と該中間回路電流のための制御可能なフ
リーホイーリング路を備えたインバータとからなる中間
回路付き変換器であることによって達成される。
〔作用〕
直流中間回路は、電源系統からのパワー摂取を大いにイ
ンバータの運転に依存せずに電源系統の要求C二合わせ
、インバータの転流反作用から遮蔽することを可能にす
る。特に、インバータは高周波で運転することができ、
それによって一方では出力部の好都合な設計が得られ、
曲方では分離プロセスへの最適調整が得られる。
〔実施例〕
以下、回置の第1図および第2図に示す2つの実施例を
参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
図において、Pは電気集塵器を示し、それの板の間に矢
印Mで示された媒体(例えば燃焼炉ガスまたは他の排ガ
ス)が通され、測定要素MUにより検出される電圧L1
を電源系統Nから供給される。このために電飾系統Nの
電圧によって電源系統側の可制御整流器置と中間回路電
流のための制御可能なフリーホイーリング路を備えた集
塵器側のインバータとからなる周波数変換装置の中間回
路への給電が行われる。wpは周波数変換装置の交流出
力端子に接続された高電圧変圧器の一次巻線である。高
電圧変圧器の二次巻@WSは整流器GRH1特に非制御
の整流ブリッジを介して集塵器Fの電極に給電下る。
可制御整流器置は、特に第1図に示されているように、
測定要素Mll二より測定可能な中間回路直流電流1の
ための電流卯整要素を後段に接続された非制御の整流器
ORであるとよい。その操作要素として、フリーホイー
リングダイオードFDを含み、操作電気弁8Tを備え、
高周波の特C二約5kHz  の転作周波数を持つ直流
チョッパを使用するならば、後段に接続される中間回路
リアクトルZlは(中間回路コンデンfZKと共に)そ
の高周波の平滑に合わせさえ丁ればよく、整流器GRに
接続される系統Nをインバータおよび集塵器の起こり得
る反作用から解放する。系統にとっては対称三相交流有
効負荷しか生じないl cosφ中1)。
$I!流調節器IRおよび調整要素STの制御装置SS
tによって目標値■1に調節可能な中間回路電流はりア
クドルZIY介して(弁STの点弧時には系統から、ま
た弁STの阻止時にはフリーホイーリングダイオードF
Dを介して)インバータのスイッチング状態に関係なく
ほぼ一定して流れる。
インバータは、第1図によれば、弁Tr]、Tr2、 
 Tr3. T、r4  のブリッジ接続からなる。各
弁にはダイオードDI、D2.D3.D4が逆並列接続
されていて、それにより一次巻線WPのインダクタンス
を通して流れる電流が印加直流電流6;反抗する電圧を
発生する状態が可能である。この種の状態は4象限運転
に設計された調整器の特徴である。
この種の回路はパルス幅変調インバータとして普通であ
り、このパルス幅変調インバータは、相応に大きい中間
回路コンデンサを介して印加される直流電圧を、正弦波
状低周波目標出力電圧の半周期内で、正弦波状にパルス
幅変調された高周波電圧パルスの形で交互の極性で交流
電圧出力端子に接続する。この電圧パルスの場合には、
直流電圧が直列接続されている弁の同時導通によって短
絡されないことがインターロックによって保証されなけ
ればならない。
しかしこの従来の回路は、この場合に流れるリアクトル
DIおよび調節器IRにより印加される直流′N浦のた
めに、交流端子への直流電流の交互の接続によって高周
波の変流電流(動作周波数は特に1〜3 kHz)を発
生させるべく運転される。
その場合に、その都度半周期後に弁TriおよびTr4
もしくはTr2およびTr3が同時に点弧されるならば
、半周期に等しい長さと直流電流に等しい振幅を有する
電流パルスが巻線wp1に:通して流れる。しかし半周
期内で次のような中間状態を利口することも可能である
。即ち、直列接続関係(二ある2つの弁(例えばTr1
、Tr2および/またはTr3.Tr41の同時導通ま
たは特別のバイパススイッチにより印加直流11に流を
短絡状に交流端子を通過させて高周波の交流電流パルス
の休止期間を短縮するフリーホイーリング路が接続され
るような中間状態である。これは、既に中間回路直流電
流を介して調整可能な、交流電流振幅の付加的な高速制
御を意味する。
直流電流のフリーホイーリング路を一時的に釈放するこ
の種の6バイパス点弧”は、第1図によれば少なくとも
集塵器で電圧崩壊が検出されたときは伺時でも行うこと
ができる。このことは、しきい値回路SGで集塵器電圧
【夏の破壊を検知することができる。インバータの制御
ユニツ)WS Tを介して同時に通常の点弧パルスは阻
止される。
プログラム部” Program ”  はインバータ
の再釈放を制御し、その場合に付加的に交流電流振幅の
立ち上げおよび/またはインバータ周波数0冴は電圧崩
急頻度および流入・流出する媒体の異物含有量に依存し
てプログラム部によって制卸することができる。
変圧器に流れる電流は、常に、集塵器における電圧崩壊
時にも、印加直流電流を制限するが、しかし変圧器への
インバータ給電を任意に迅速に再び行い得るようにイン
バータ阻止中にも維持したままにすることが有利である
。変圧器自身はインバータの高い周波数に合わせればよ
く、したがって安価になる。
例えばプログラム部によって設定し得る動作点の安定化
のためは、特に所定の動作点に属する集塵器電圧目標値
に集塵器電圧を制限する付加的な電圧制限制御ループが
設けられる。このために目標値設定器S8において設定
された電圧目標値しI″が電圧測定要素y 1+によっ
て測定された電圧実際値L1と比較され、制限回路80
の制限卯節器BRを介して電流調節器IRの入力端に導
かれる。
集塵器の運転のために全く異なるパラメータを考慮し、
相応に高速の制卸および調節に置き換えることができる
。したがって、集塵器の運転は多くの点で最適化するこ
とができる。この適応性を第2図で説明するが、しかし
適用の場合に応じて全く別のものも実現することができ
る。
例えば、入力信号として、原ガスにおける異物含有量(
流入媒体の異物含有量)および/または浄化ガスにおけ
る異物含[1(流出媒体の異物含荷像)を使用すること
ができる。集塵器の供給電圧および/または供給電流は
最適化可能であり、特にそれらは所定の電圧/電流特性
にしたがって制御することができる。この特性は原ガス
における異物含有像、即ち集塵器の負荷状態に依存して
変化させることができる。更に、制御は各電圧崩壊およ
びノッキングの開始、終了に非常に迅速に反応すること
ができ、電圧の波動、即ち上限と下限との間での電圧脈
動もあらかじめ与えて最適化することができる。
この第2図においては制(財)可能な三相整流ブリッジ
DRとして可制御整流装置が示されている。
この三相整流ブリッジDRは間接形周波数変換装置の中
間回路電流I(測定要素MI)を変化させて高周波の調
整器出力電流の振幅を所定の調節特性C二で調節するた
めに必要な手段をすでに備えている。
中間回路は中間回路リアクトルZIを含んでおり、この
リアクトルは中間回路電流の平滑用に設計され、場合に
よっては中間回路コンデンサと組み合わせられる。
後段に接続されたインバータARは高周波の交流電流を
発生する。これに適した第2図に示されたインバータは
、電流形インバータとして公知である。原理的に三相以
上の多相ブリッジも可能であり、場合によっては昇圧お
よび整流後にできるだけ間欠のない直流を得るには有利
であるが、単相全波整流ブリッジで十分である。
通常の相順で弁THIとTH4とが、もしくはTH2と
TH3とが同時に点弧され、転流コンデンサに1および
に2の反転充電のもとで前に点弧りTQが設けられてい
る。この種のバイパス点弧の際に所定の中間回路電流が
リアクトルZIを介して流れ続けるが、フリーホイーリ
ング路TQを介して一次巻線WPをバイパスし、したが
って−次巻線WPはインバータのどの位相でも速やかC
二減磁され、そして任意に僅かの変換装置クロックパル
スの阻止後に再び完全な中間回路電流でもって励磁され
ることができる。したがって、電圧崩壊後に迂遠に必要
な分離電圧を再確立することができる。この種のバイパ
ス点弧は別のブリッジ回路において直列関係にある弁の
点か(二よって行うこともできる。それらは、正規のク
ロック列で点弧される弁の導通期間をインバータ出力電
流の半周期8ユ比べて短くするために用意することもで
きる。印加中間回路電流自身はこのスイッチング経過に
よって殆ど影響を受けない。
制御ブロックPRにおいては、目標値設定器8Sにて中
間回路電流の目標値どもしくは出力交流電流の振幅を与
え、それの制(社)偏差に応じて電流:AWJ器8Rを
介して可制御整流装置の制御手段のための制佃ユニツ)
8DRを制御することによって給電動作点が確定される
。その場合に目標値「は特に目標値設定器88に記憶さ
れている電流/電圧特性曲線にしたがって求められ、目
標値設定器SSには電流制御プログラム部PSによって
最適な電圧t+ sの値が与えられる。その場合に集塵
器供給電圧の前述の脈動を発生させるために、電圧L1
0は例えば燃焼炉ガスセンナRGで測定される異物残留
量に応じて周期的に変化させることができる。電圧[1
1のための最適な基本レベルは、燃焼炉ガスセンチEG
によって原ガス中異物含有11cIlisじて決めるか
、または一方では高い分離効率が得られ他方では測定要
素M [1にお(する電圧ブレークダウンおよび電圧破
壊の発生頻度が少なくなるように反復探索方式の枠内で
変化させてもよい。
一般に所定値U1に電圧制限することが好ましい。この
ために電流目標値を制限する制限回路BGに作用する制
限調節器BRに供給電圧L1の目標値−実際値偏差が入
力される。例えばブレークオーバ後に供給電圧を所定の
曲線経過にしたがって立ち上げることができるようにす
るために、制限調節器PRの目欅値入力端にソフトスタ
ート関数発生器HGを設け、この関数発生器の最終値を
(例えば電圧測定要素Mtlで測定される電圧崩壊の頻
度に依存させて)パルスプログラム部PIによって変化
させることもできる。両プログラム部PSおよびPIに
おいては、それぞれの可能な運転状態のためのソフトス
タート関数発生器HGおよび/または目標値設定器8S
の制御によって、例えば槌打過程(分離した異物の除去
)でも交流電流の制御への最適な関係を可能にするため
に、その都度分離のために用意された技術に応じて別の
実際値−目標値関係を処理することができる。
集塵器特性曲線上におけるその都度与えられた動作点に
応じて、電圧制限調節器BRは電圧崩壊点に近くまで給
電の安定運転を可能にし、それにより電圧崩壊頻度が減
少し、集塵器寿命が高められる。
東に、パルスプログラム部PIは、インバータ出力周波
数、したがってインバータARfD高周11数を、イン
バータ制御ユニツ)WStのための相応の運転依存性の
制御信号により発生させる目的を有する。また、パルス
プログラム部PIは、電圧崩壊後におけるフリーホイー
リング路(弁TQ)、インバータの一時停止および再始
動のためのスイッチング信号をも発生する。更に、高電
圧整流器ORHの周期的阻止によって、収り出される直
流電流を遮断しくパッケージ形成)、それにより同様に
集塵器における電圧脈動を強制させることができる。
集塵器の基本直流電圧のこの制御によって、付加的な絶
縁高電圧パルスの使用が不安になる。しかし、第2図に
示されている結合コンデンサKKは、集塵器の相応の入
力端子HPIに印加され得るこの種のパルスの付加的な
印加も容易にする。
交流電流の使用される高周波数は変圧器の著しい節減を
可能にする。類似の節約が中間回路リアクトルにも得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図およびgJ2図は本発明C二よる電気集塵器の給
電装置の互いに異なる実施例を示す回路図である。 P・・・電気集塵器、 wp・・・変圧器−次巻線、W
S・・・変圧器二次巻線、 N・・・電源系統、GR,
8T・・・系統側の可制御整流装置、 DR・・・系統
側の可制御整流装置、  Zl・・・ 中間回路νアク
トル、  Trl〜Tr4・・・ チイリスタ、DI〜
D4・・・ ダイオード、  FD・・・ フリーホイ
ーリングダイオード、   THI−TH4・・・ナイ
リスタ、TQ・・・バイパス弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)一次巻線(WP)が電源側変換器(Tr1、・・・
    、Tr4、D1、・・・、D2、GR)を介して電源系
    統(N)に接続され、二次巻線(WS)が集塵器側整流
    器(GRH)を介して電気集塵器(P)に給電するよう
    になつている変圧器を備えた電気集塵器電源装置におい
    て、前記電源側変換器は、中間回路電流( I )を発生
    させるための電源系統側可制御整流装置(GR、ST)
    と該中間回路電流のための制御可能なフリーホイーリン
    グ路を備えたインバータ(Tr1、D1、・・・、Tr
    4、D4)とからなる中間回路付き変換装置であること
    を特徴とする電気集塵器電源装置。 2)電源系統側可制御整流装置は、非制御整流器と出力
    側に接続された中間回路電流のための電流調整器とから
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電
    気集塵器電源装置。 3)電流調整器は、フリーホイーリングダイオード(F
    D)を含む高周波、とりわけ約5kHzの動作周波数を
    有する直流チョッパ(ST)であり、インバータ入力端
    にはこの高周波の平滑用に調整された中間回路リアクト
    ル(ZI)が直列接続されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第2項に記載の電気集塵器電源装置。 4)インバータは操作器であり、特にそれぞれ逆並列に
    ダイオード(D1、・・・、D4)を有する可制御電気
    弁(Tr1、・・・、Tr4)からなるブリッジ回路で
    あり、フリーホイーリング路が直列のブリッジアーム(
    Tr1、Tr2もしくはTr3、Tr4)の導通によつ
    て接続可能であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項ないし第3項のいずれか1項に記載の電気集塵器電源
    装置。 5)インバータは電流形インバータであり、フリーホイ
    ーリング路はインバータ直流入力端子間に接続されたバ
    イパス弁(TQ)であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の電気集塵
    器電源装置。 6)電流/電圧特性曲線にしたがつて所定の最適電圧目
    標値から決められる中間回路電流目標値(I^*)のた
    めの目標値設定器(SS)および中間回路電流(I)の
    制御のための電流調節器(IR)を備えていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか
    1項に記載の電気集塵器電源装置。 7)現在の電流目標値を、最適な電流目標値に合わせた
    電圧値(U^*)からの集塵器電圧(U)の制御偏差に
    応じて制限する電圧制限調節器(BR)を備えているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の電気集塵
    器電源装置。 8)インバータは変圧器の一次巻線にその都度所定の高
    周波の動作クロック、特に約1〜3kHzの動作クロッ
    クの半周期内において所定のパルス持続期間直流中間回
    路に置かれ、変圧器はその動作クロックの高周波数で設
    計されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項な
    いし第7項のいずれか1項に記載の電気集塵器電源装置
    。 9)集塵器内での短絡時にインバータに流れる直流電流
    がバイパス阻止可能であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第8項のいずれか1項に記載の電気集
    塵器電源装置。 10)集塵器側整流器(GRH)は非制御整流ブリッジ
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
    9項のいずれか1項に記載の電気集塵器電源装置。
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