[其他]电容性负载脉冲发生电路中开关器件的保护装置

说明书

本发明涉及借助于一个选通半导体开关器件在电容性负载两端产生脉冲的电路。更具体地说，本发明是针对一种上述类型的脉冲发生器电路，而这种电路是用来给静电滤尘器提供能量的，并使用一个可控硅或相似的半导体开关元件来作为脉冲发生电路的一部分。

静电滤尘器是用来从气体流中除去颗粒状物体的电气设备，这个气流是射向带有相反极性电荷的滤尘器电极之间的。滤尘器用于许多工业设施中，包括化工厂，尤其是用于发电厂和其它含有细粒的势源中。静电滤尘器近来已比过去更为频繁地得到了使用。这是因为对从排入大气中的气体内除去细粒的需求增加了。还应该明白，此处首先关注的静电滤尘器是高功率器件，典型耗电量为几十千瓦。因此，不但对于粒子的收集、效率，而且对于滤尘器运行的经济性和可靠性来说，适当地激励滤尘器是重要的。

在过去，已经有了许多种滤尘器的设计。然而，每一种设计基本上按照一些已建立起来的、还算好的原则来工作的。滤尘器通常包括一对导电电极。一般，电极中的一个含有工作于地电位的一些平行的平面金属薄片，相互间有着相当小的、预先选定的距离间隔。此外，如后所述的一些导线的平板阵列构成第二电极，这些导线彼此电连接，并设置于导电薄片的中间，并和薄片平行。此平板阵列处于高电位。虽然有可能把线状电极接地，而给片状电极加高电位，但是为了安全，一般要避免这种工作方式。许多平行平板电极组装在一个外壳内，此外壳在滤尘器电极间的容积内限定出若干平行的气流通道。这些通道也被平板电极的结构和安排所限定，至少是部分地被限定。通常，商品滤尘器使用多个平板和线状栅极电极对。一个滤尘器典型的区域面积事实上可直至约30，000平方英尺（平板电极面积）。自然地，这样一种构形在线状和板状电极间呈现出一定的电容量。一个典型滤尘器区域的电容量在0.05至0.15微法之间的量极。虽然这样的一些滤尘器和工作看来是相对地简单，但是存在着一些会限制滤尘器粒子收集效率的现象。对于从一给定的滤尘器中除去气流内给定分量和给定类型的粒子来说，不同的激励滤尘器方法显著地影响消耗的电能和功率。必须指出，滤尘器通常工作在40，000至80，000伏特之间的峰值电压，而每一段可以支取约1.5安培电流。由此很易看出，滤尘器的功率通常为80千瓦。

所以，在工厂中以静电滤尘器来去除粒状物体，电效率是一重大的经济因素。还有，对于在工厂中的连续工作，滤尘器和滤尘器的激励元件的可靠性是十分重要的。在正常工作下，在待处理的气体中的粒状物体应获得一个基本上在滤尘器阴极导线附近发生的感应电离效应引起的负电荷。随后，带电的尘埃粒子被吸引到滤尘器的阳极平板上，在阳极平板上积聚起一层阳极尘埃。由于此尘埃层的积累，在平板（即片状）电极上形成了一增厚的尘埃层。即使可以借助于振动、卷绕或相反弯曲阳极板来周期性地去除此尘埃层，但是随着此高电阻层的形成，效率仍然会降低。因此，效率高而又切实可行的激励滤尘器的方法是十分想要得到的，特别对于那些呈现出高电阻率尘埃粒子的收集更是如此，此高电阻率约为10^-11欧姆-厘米或更高。例如，当燃烧用于电力工业中的低硫煤时，就会产生这样的尘埃。

已经采用了许多种不同的途径来设计滤尘器激励电路并使之工作，以希望得到一种滤尘器工作方式，而这种工作方式是高效、可靠、可控和实现起来不昂贵的。此外，在此技术领域内的专业人员，对于最佳滤尘器激励方法尚未取得广泛的一致意见。最近，各种各样的脉冲激励方法已得到了广泛的应用。用脉冲能量去激励一个大的电容性负载所固有的问题，正如大电容性滤尘器通常所出现的问题，是需要大量的能量去重复地把负载电容充至高电压。因为每一所加脉冲只在电容性负载上消耗比较小的能量，所以存储在负载中的未被例如电晕放电或弧光放电消耗掉的剩余能量的回收，是有着头等经济价值的。完成上述作用的转换电路一般采用一个被一反馈二极管所分路的可控硅，此二极管反向并联在可控硅的两端。在工作周期的某些时间内，需要利用此二极管来把无功能量传送给电源。这样一种安排的结果使得流经电容性负载的电流通常具有正弦波形。由触发可控硅来开始一个周期，此可控硅在正弦波的第一个半周内导通，流经可控硅的电流，上升到峰值，然后在负载上的电压达到峰值时下降到零。在正弦波的第二个半周期间，通过可控硅的电流被切断，器件实质上处于不导通状态，此时二极管把可控硅的电流旁路，电流的方向与正弦波第一个半周期间的方向相反。在二极管停止导通后直至加于其控制电极上的下一个触发脉冲到达以开始一个新的工作周期为止，此可控硅必须能阻断加于其上的正向高电压。