[发明专利]用以保护ESP电源免受电力网上的瞬变过电压的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及例如用于运行诸如静电除尘器的装置的电源的领域。此外，本发明涉及运行这样的电源以及使用这样的电源的方法。

背景技术

随着对环境污染的考虑越来越多，对于燃煤式发电厂来说，通过使用静电除尘器(ESP)来减少微粒排放是非常重要的问题。ESP是非常适合的集尘器。它们的设计非常健壮，而且它们非常可靠。此外，它们最高效。高于99.9%的分离度并非罕见。由于，当与织物过滤器比较时，它们的运行成本低，而且由于功能障碍而导致损伤和停工的风险相当小，所以它们在许多情况下是自然选择。在ESP中，污染气体在连接到ESP电源上的电极之间传导。通常，这是高电压变压器，其在一次侧上有晶闸管控制，而在二次侧上有整流桥。这个布置连接到普通的AC干线上，并且因而在50 Hz或60 Hz频率下对这个布置进行供电。通过改变晶闸管的触发延迟来实现功率控制。延迟角度越小，即，传导周期越长，供应到ESP的电流就越多，而且ESP的电极之间的电压越高。现代ESP分成若干母线区段，以提高收集效率。这些母线区段中的每个具有其本身的电源(PS)，该电源被单独地控制，并且具有10-200 kW的典型输出功率范围和30-150 kVDC的输出电压范围。

现代ESP的电源常常基于谐振转换器，以便利用变压器的不理想性，以及在宽运行范围中进行软开关。从US 2009/0129124得知用于ESP的一个示例性电源。

从DE 102007007922得知用于具有线路频率开关式整流器的转换器的过电压保护。

另外，从US 2007/0121354得知使用电压的变化速率作为DC链路电压控制器的输入。

发明内容

ESP电源包含对于支持具有高电压的单个ESP母线区段而言必要的所有设备。ESP电源的主要电子块是转换器单元、高电压单元和控制器单元。转换器单元执行对进入功率的频率转换，该频率转换典型地基于所谓的H电桥中的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。高电压单元是带有整流器的变压器。根据实际运行状况，控制器单元使功率通量适应母线区段。

在电力网上有瞬变过电压的情况下，在这种电源中的DC链路上存在过电压的风险。因此，由于在处于阻塞状态的H电桥的一个晶体管两端的过电压的原因，可发生IGBT失效。

与此影响相关联的问题由根据本发明的以及所附权利要求书中要求保护的装置和方法解决。

特别地，本发明涉及一种特别地用于静电除尘器的电源转换器单元，其通过在整流器中将交流输入供电整流成直流电，该直流电然后又在具有由控制单元控制的开关的H电桥电路中的全桥逆变器中转换成交流电，来将交流输入供电的频率转换成高频交流输出。特别地，根据本发明，在整流器的输入侧上，以及/或者在直流电区段中，提供至少一个过电压保护电路。术语过电压保护电路不意于表示输入线路中的简单的保险丝，而是指相对于地线和/或输入的单独的相中间的线路的过电压保护。因此，根据第一优选实施例，过电压保护电路包括至少一个电压限制电路，其典型地基于变阻器（诸如金属氧化物变阻器）分别限制交流输入供电的单独的相之间或者直流电的电平之间的最大电压。

根据又一个优选实施例，过电压保护电路包括至少一个另外的电压限制电路，其限制交流输入供电的单独的相和地线之间或者直流电的电平和地线之间的最大电压。

另一个优选实施例的特征在于，过电压保护电路包括分别在交流输入供电的每个相中或者在直流电的线路中的至少一个电感器。

择优地，在至少一个电感器的输入侧上提供至少一个电压限制电路，可选地与其相结合地在至少一个电感器的输入侧上提供至少一个另外的电压限制电路，并且在至少一个电感器的输出侧上提供至少一个电压限制电路，可选地与其相结合地在至少一个电感器的输出侧上提供至少一个另外的电压限制电路。

在至少一个电感器的输出侧上提供的电压限制电路可能不足以在瞬变变化期间保护整流器。在至少一个电感器的输入侧上没有延迟的情况下，实现输入电压的迅速升高，而还可损害电感器。因此，在至少一个电感器的输入侧上提供的电压限制电路在快速瞬变期间更有效地进行保护。

由于电压限制电路典型地不理想，以及为了安全地控制到达电桥的开关的电压/电流的最大变化速率，布置在电感器的两侧上的两个电压限制电路的此特定组合已被证明是非常有效的。

典型地， H电桥的开关是至少四个开关元件，优选是由一个相同的控制单元控制的至少四个IGBT元件。