電除塵高壓電源是將380V電網(wǎng)交流低壓電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓的電能轉(zhuǎn)換裝置，也是電除塵本體狀態(tài)、煙氣特性的檢測(cè)儀器，發(fā)展歷程可分為單相LC恒流電源、可控硅工頻電源、高頻電源、脈沖電源。在當(dāng)今工業(yè)廠礦環(huán)境中，環(huán)保和節(jié)能顯得越來越重要，而電除塵系統(tǒng)以及其核心的供電裝置，工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越大和不可忽視作用。

電除塵高壓電源是工業(yè)除塵系統(tǒng)中的核心功率變換裝置，目前電除塵系統(tǒng)已包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是運(yùn)維的智能化、控制的自動(dòng)化、功率變換器的高頻化、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)效比的合理化。

隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，電除塵高壓電源的性格比越來越高，體積越來越小，價(jià)格越來越低，而且廠家仍在不斷地提高電源可靠性、轉(zhuǎn)換效率、本體適應(yīng)性等方面做著新的努力，本文以作者多年來的從業(yè)者經(jīng)歷，結(jié)合前輩和同行信息，著重對(duì)電除塵高壓電源的電除塵高壓電源發(fā)展歷程進(jìn)行回顧，對(duì)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

一發(fā)展歷程

電除塵高壓電源雖然伴隨著電除塵系統(tǒng)的出現(xiàn)而出現(xiàn)，但是隨著電力電子可控器件的發(fā)展才開始發(fā)展，針對(duì)電除塵的特殊應(yīng)用工況，電除塵高壓電源的基本要求：

1、 高壓直流電；

2、 運(yùn)行負(fù)載放電和短路運(yùn)行不損壞；

（1）LC恒流源

19世紀(jì)80年代及以前，電除塵系統(tǒng)中應(yīng)用的均為L(zhǎng)C恒流電源，應(yīng)用場(chǎng)景主要是干式電除塵器和電捕焦油器。

LC恒流源的原理就是在主回路中串并聯(lián)電感電容的組合，使得負(fù)載的輸出電流不隨負(fù)載電阻變化，實(shí)現(xiàn)恒流輸出，改變電容電感串并聯(lián)組的不同，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流大小的檔位調(diào)節(jié)。

（2）可控硅高壓工頻電源

19世紀(jì)90年代、隨著晶閘管成本的下降和控制方式的成熟，市場(chǎng)上出現(xiàn)了可控硅工頻電源，通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)變壓器低壓側(cè)的輸入電壓有效值，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出的直流高壓電的電壓值，這樣就可以對(duì)輸出電流進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，但這樣就喪失了電源的恒流特性，負(fù)載放電和短路時(shí)的電流沖擊很大，對(duì)電網(wǎng)和除塵本體都是一種損傷，采取的改進(jìn)策略就是在低壓回路中串聯(lián)大電抗器，在本體放電時(shí)，依靠電感電流不能突變的原理，給關(guān)閉晶閘管的導(dǎo)通脈沖提供時(shí)間，使用中經(jīng)?？梢钥吹奖倔w放電時(shí)，低壓電纜線會(huì)跳起來的原因。單相可控硅工頻電源與三相可控硅工頻電源原理一致，主要解決大功率單相運(yùn)行三相不平衡問題。

（3）電除塵高頻電源

隨著電力電子器件IGBT的發(fā)展和控制技術(shù)的成熟，2003年法國(guó)阿爾斯通公司提出了電除塵高頻電源方案，在國(guó)外干式電除塵系統(tǒng)中成功運(yùn)用，取得良好的效果，并在改造項(xiàng)目中替換工頻電源，對(duì)除塵效率的提高有不少幫助。

高頻電源在國(guó)內(nèi)電廠系統(tǒng)中的成功運(yùn)用，讓國(guó)內(nèi)廠商看到電除塵電源的發(fā)展趨勢(shì)，紛紛引進(jìn)人才和技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品。

（4）電除塵脈沖電源

在干式電除塵應(yīng)用中，針對(duì)煙氣的高比電阻情況，顆粒物的直徑又非常小，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，極小顆粒很難荷電，也就不能實(shí)現(xiàn)除塵凈化的效果，為了解決這種特殊情況，就提出了脈沖荷電的理論，丹麥?zhǔn)访芩孤氏乳_發(fā)出脈沖電源，國(guó)內(nèi)往往稱為復(fù)合脈沖電源，應(yīng)用于干式電除塵的末級(jí)電場(chǎng)，進(jìn)行最終的精細(xì)化微小顆粒除塵。改電源實(shí)際上由兩套電源復(fù)合而成，基礎(chǔ)電源提供基礎(chǔ)電壓，脈沖電源提供脈沖電源，經(jīng)過耦合裝置，形成最終需要的效果。

二現(xiàn)狀及發(fā)展方向

電除塵高壓電源，屬于非傳統(tǒng)電氣產(chǎn)品，為電除塵工程的附屬產(chǎn)品，行業(yè)有一定封閉性，加上市場(chǎng)規(guī)模不大，新入行的企業(yè)不多，電源公司往往是和除塵本體工程公司配套，有一定的依附關(guān)系，形成地域分片格局，目前主要分布于浙江金華、福建龍巖、湖北襄陽。下面對(duì)高壓電源的現(xiàn)狀和特點(diǎn)進(jìn)行介紹：

LC恒流電源，已有幾十年應(yīng)用歷史，為成熟產(chǎn)品，除非生產(chǎn)廠家偷工減料，再單純從故障率上來講，沒有什么問題，這也是一些出口非發(fā)達(dá)國(guó)家項(xiàng)目或生產(chǎn)安全要求嚴(yán)格單位等，而對(duì)最終排放指標(biāo)要求不是很嚴(yán)格的項(xiàng)目，傾向于選用LC恒流電源的原因，盡量避免維護(hù)。

高壓工頻電源，包括單相或者三相電源，僅僅是解決了LC恒流電源不能精細(xì)調(diào)節(jié)輸出電流的問題，實(shí)現(xiàn)無檔位調(diào)節(jié)，但為此失去了恒流特性，本質(zhì)上是不適合電除塵應(yīng)用工況的，所接觸到的幾個(gè)生產(chǎn)廠家均不再對(duì)此種電源進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，沒有發(fā)展的潛力。

高頻電源是目前項(xiàng)目應(yīng)用最多的類型，產(chǎn)品質(zhì)量和性能均在不斷完善，價(jià)格從最初的幾十萬到現(xiàn)在的六七萬，小功率三萬多，散熱方式從最初的水冷改進(jìn)為現(xiàn)在的風(fēng)冷散熱，應(yīng)該說是目前市場(chǎng)上性價(jià)比最高的高壓電源產(chǎn)品。由于主回路中串聯(lián)了電容，電源為恒流源，即使本體直接對(duì)地短路，輸出電流也只有額定電流的2倍以下，放電能量小，沒有短路沖擊；除塵本體由于具有阻容并聯(lián)特性，輸出電流的頻率越高，本體上的電壓越平滑，本體接受電流的能力越強(qiáng)，除塵效果越好。

由于高頻電源為應(yīng)用的主流方向，對(duì)該型電源進(jìn)行著重介紹。

方案來源為法國(guó)阿爾斯通公司，通過改變逆變頻率來改變輸出電流的大小，為變頻電源，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，小電流輸出時(shí)高頻變壓器為低頻運(yùn)行，有較大概率出現(xiàn)電流振蕩變壓器磁芯飽和問題，負(fù)載的等效特性影響到了LC諧振參數(shù)，低頻時(shí)某些頻率段表現(xiàn)明顯。表現(xiàn)就是高頻變壓器“吱吱”異響，損耗增加，IGBT電流增大觸發(fā)“一次電流過大保護(hù)”，嚴(yán)重時(shí)IGBT損壞。可能會(huì)有人疑問，阿爾斯通的高頻電源為什么沒有這個(gè)問題，原因是上面也提到，LC諧振中高頻變壓器低頻運(yùn)行時(shí)振蕩問題出現(xiàn)，阿爾斯通走的是超高頻化、選型合理化、間歇供電算法等路線，即變壓器最高頻率為40kHz，加上電源額定規(guī)格選型合理，極少會(huì)使電源運(yùn)行在低頻狀態(tài)，壞處就是需要增加物料成本和功率損耗。

針對(duì)該問題，國(guó)內(nèi)電源廠家對(duì)電路方案進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，即“恒高頻方案”，調(diào)節(jié)輸出電流的方式是通過調(diào)節(jié)低壓側(cè)的直流電壓實(shí)現(xiàn)的，分為降壓恒高頻和升壓恒高頻，并在項(xiàng)目中批量使用，實(shí)際效果不錯(cuò)。

降壓恒高頻方案，把低壓側(cè)二極管整流橋，換為可控硅整流方案，通過控制可通過的導(dǎo)通角來對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行斬波降壓，一次電壓調(diào)節(jié)范圍為：0~530Vdc，逆變頻率不變，沒有低頻階段，也就不存在高頻變壓器低頻振蕩飽和問題，但是電網(wǎng)功率因數(shù)低，電流諧波畸變率大，造成電網(wǎng)的損耗增加。

另外一種改版設(shè)計(jì)，把低壓側(cè)二極管整流橋換為IGBT整流方案，通過調(diào)節(jié)IGBT進(jìn)行PWM整流升壓，一次電壓調(diào)節(jié)范圍為600~1200V，一次電壓和逆變頻率均可調(diào)節(jié)，8kHz以上起步，避免低頻運(yùn)行。相較于降壓恒頻模式，有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：采用IGBT整流技術(shù)，功率因數(shù)可達(dá)0.99，電網(wǎng)電流諧波畸變率小于5%，對(duì)電網(wǎng)無污染；大功率高頻電源研制難點(diǎn)主要是高頻整流變壓器體積小，高頻效應(yīng)顯現(xiàn)，散熱不好處理，2000mA以上規(guī)格往往水冷這種笨辦法，采樣提高一次電壓的方案，降低一次高頻電流，進(jìn)而降低了變壓器的損耗和故障率，常規(guī)風(fēng)冷即可滿足要求。

復(fù)合脈沖電源，上面也說了主要針對(duì)高比電阻，微小顆粒物的荷電，主要應(yīng)用于干式電除塵的末級(jí)電場(chǎng)供電(煙溫非常高的濕電應(yīng)該也有一定效果，但沒做過類似項(xiàng)目，不確定)等特殊工況，由于其為兩套系統(tǒng)，價(jià)格和故障率均較高，并且實(shí)際對(duì)比效果不明顯，針對(duì)目前倡導(dǎo)的節(jié)能降耗，即環(huán)保治理能耗比，脈沖電源的節(jié)能效果同樣并不比其他電源的間歇供電模式效果明顯，因此市場(chǎng)接受度不高。由于本體負(fù)載具有電容特性，想要形成電壓脈沖，電源需要產(chǎn)生上百安培甚至幾百安培的脈沖電流加到本體上，市面上的復(fù)合脈沖電源能達(dá)到的這個(gè)電流輸出能力的很少，有一定弄虛作假。

三電除塵高壓電源的展望

產(chǎn)品質(zhì)量完善化

電除塵電源，由于電氣部分長(zhǎng)期處于戶外無遮擋環(huán)境，幾乎不會(huì)進(jìn)行檢修維護(hù)，本身高壓電源設(shè)備的可靠性，加上這種惡劣使用環(huán)境，故障率相對(duì)其他產(chǎn)品來說相對(duì)較高，因此還需要完善。

運(yùn)行智能化

有的小型廠礦企業(yè)甚至沒有電氣值班人員，因此對(duì)需要電源對(duì)工況變化的適應(yīng)性，運(yùn)行的自動(dòng)化，報(bào)警保護(hù)的完備化。

價(jià)格合理化

電除塵高壓電源的價(jià)格隨著競(jìng)爭(zhēng)的激烈，已經(jīng)下來了，同時(shí)由于該電源的特殊應(yīng)用，而市場(chǎng)規(guī)模不會(huì)很大，屬于電源系統(tǒng)里面的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，加上電源售后服務(wù)，長(zhǎng)期協(xié)助業(yè)主運(yùn)維，價(jià)格下降的空間不大了。

服務(wù)完善化

電源作為系統(tǒng)的供電設(shè)備，更應(yīng)該是一個(gè)診斷設(shè)備，因此需要用戶會(huì)用善用電源，因此電源企業(yè)對(duì)值班人員進(jìn)行培訓(xùn)操作，復(fù)雜問題的及時(shí)上門解決，針對(duì)故障率高的濕式電除塵項(xiàng)目，例如極線斷了，往往電源企業(yè)的客服需要先和業(yè)主溝通，判斷本體絕緣問題，在讓業(yè)主聯(lián)系濕電工程方解決問題。

運(yùn)行節(jié)電化

環(huán)保系統(tǒng)為強(qiáng)制系統(tǒng)，并不產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，因此業(yè)主對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)維費(fèi)用比價(jià)在意，行業(yè)能也在推能效比的概念，電源作為系統(tǒng)的主要用電設(shè)備，承擔(dān)相當(dāng)一部分節(jié)能降耗的任務(wù)。提高電源的轉(zhuǎn)換效率、功率因數(shù)等，根據(jù)排放值自動(dòng)閉環(huán)改變輸出電流大小，間歇供電運(yùn)行等。