一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝

《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》涉及節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝。

PM級微細顆粒物是大氣氣溶膠及霧霾天氣形成的主要原因，PM級微細顆粒物比表面積大、對多環(huán)芳烴等有害物質(zhì)吸附性強，在大氣中停留時間長、不易擴散，對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響很大。截至2014年9月，對PM級微細顆粒的脫除治理，廣泛地引起各方關(guān)注。

燃燒污染物排放是PM10以下微細顆粒物的主要來源。隨著新的《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2013）的頒布，燃煤鍋爐煙塵排放濃度由原來的100毫克/立方米減少到50毫克/立方米，重點地區(qū)減少到20毫克/立方米。面對新的要求更高的排塵濃度限值，燃煤鍋爐的原有除塵設(shè)備已經(jīng)難以達到標準。

在2014年9月之前各種新型除塵技術(shù)中，濕式電除塵是比較有效的一種措施。但是，由于受到一些微細顆粒物自身性質(zhì)的影響，仍然會存在濕式電除塵器對某些氣溶膠顆?；蛄竭^小的顆粒物荷不上電的情況，導(dǎo)致在陽極區(qū)域上無法實現(xiàn)除塵，降低了其除塵效率。

圖1為《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》的基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為相變凝聚均流室的結(jié)構(gòu)示意圖。

2018年12月20日，《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

• 實施例1

如圖1所示，該實施例的基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)，包括脫硫吸收塔1、除霧器2、吸收塔出口煙道3、濕式電除塵器5和除塵器出口煙道6，所述除霧器2設(shè)置在脫硫吸收塔1頂部，所述吸收塔出口煙道3位于脫硫吸收塔1上方且其入口連接除霧器2的出口，吸收塔出口煙道3連接所述濕式電除塵器5，濕式電除塵器5的出口連接除塵器出口煙道6的入口，除塵器出口煙道6的出口連接煙囪。上述部件中，脫硫吸收塔1用于對待處理煙氣進行脫硫；除霧器2用于對脫硫后的煙氣中的霧滴和部分煙塵進行去除；濕式電除塵器5用于對煙氣中的剩余煙塵進行去除。

為了克服2014年9月之前的濕式電除塵器對某些氣溶膠顆?；蛄竭^小的顆粒物荷不上電導(dǎo)致的在陽極區(qū)域上無法實現(xiàn)除塵的情況，在吸收塔出口煙道3與濕式電除塵器5之間安裝有相變凝聚均流室4；相變凝聚均流室4是由多根PFA毛細管排列組成的U型管束，組成該U型管束的多根PFA管的入口均連接至一個冷卻水入口9，多根PFA毛細管的出口均連接至一個冷卻水出口10。相變凝聚均流室4的上述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)將濕式電除塵器入口處的煙氣冷凝相變，促進微細粒子凝聚變大，并使煙氣分布均勻；能夠有效解決常規(guī)濕式電除塵器中顆粒物粒徑過小難以荷電的問題，提高濕式電除塵器的除塵效率。

優(yōu)選的，組成U型管束的多根PFA毛細管均熱熔焊接在同一塊PFA管板上從而成為一個整體。

優(yōu)選的，U型管束由多根PFA毛細管11按照錯列或排列組成，且相鄰的PFA毛細管11的管中心距離為20～30毫米。PFA毛細管11的規(guī)格為或或者其他相近規(guī)格，這樣的結(jié)構(gòu)使得相變凝聚均流室4就具有很好的煙氣均流分散效果，且阻力≯100Pa。當然，也可以選用其他與或者相近規(guī)格的PFA毛細管按照錯列或順列排列組成U型管束。

上述U型管束的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得煙氣均流分散，同時，配合外部冷卻介質(zhì)的通入，能夠精確控制飽和煙氣的相變度，使煙氣降溫2～4℃，其中的亞微米級粒子有效凝聚、長大，進一步進入濕式除塵器后，荷電能力提高，進而大大提高濕式除塵器5的除塵效率，保證整套系統(tǒng)出口煙塵濃度≯5毫克/立方米。

優(yōu)選的，濕式電除塵器5中的陽極管束為正三角形排列，該正三角形的邊長為0.3～0.5米，高度為2.0～6.5米。傳統(tǒng)的陽極管束為六邊形排列，煙氣有效通流面積較小，《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》在同樣流通截面下煙氣通流面積增加，流速降低，延長停留時間，有利于除塵，同時集塵極表面水膜均勻穩(wěn)定，不產(chǎn)生斷流和干區(qū)；

濕式電除塵器5中的陽極管束的材料選用環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。

濕式電除塵器5的進氣室上開有煙氣進口和底部排塵口；濕式電除塵器5的導(dǎo)流支撐板用于降低煙氣流動阻力；濕式電除塵器5的沖洗裝置噴嘴與上部陰極吊架的距離為0.3～0.5米，噴嘴之間的距離為陽極管束單管的2倍以上。濕式電除塵器5的上下氣室均設(shè)有陰極框架，并用絕緣箱固定；電暈線分別固定于上、下氣室的陰極框架上。上述結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，電暈線不易發(fā)生擺動，在電場氣速1.5～4米/秒，能夠?qū)崿F(xiàn)對經(jīng)過相變凝聚均流室4后上升氣流中的顆粒有效荷電。

《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》的裝置的工作原理如下：待處理煙氣自下而上依次經(jīng)過脫硫吸收塔1、除霧器2、吸收塔出口煙道3、相變凝聚均流室4、濕式電除塵器5和除塵器出口煙道6后，由煙囪排出。具體是，待處理煙氣經(jīng)脫硫吸收塔1脫硫后，除霧器2對脫硫吸收塔1出口煙氣中的部分煙塵和霧滴脫除，煙氣首先進入相變凝聚均流室4，即從U型管束中自下而上通過，發(fā)生冷凝相變，煙氣中的微細顆粒物快速凝聚變大，同時，煙氣被均勻分散；煙氣繼續(xù)通過濕式電除塵器5，帶電顆粒物附著在濕式電除塵器5中的陽極管束表面；經(jīng)濕式電除塵器5排出的凈化后的煙氣從除塵器出口煙道6排入煙囪。

在上述過程中，飽和的濕煙氣通過相變凝聚均流室4后凝結(jié)出的水分落入水處理池7；濕式電除塵器5定期沖洗后的沖洗水也落入水處理池7。水處理池7中收集的水由沖洗泵8送至脫硫吸收塔1頂部作為除霧器2的沖洗水使用，達到回收水的再次利用，節(jié)約資源。

• 實施例2

如圖2所示，該實施例給出了一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，將待處理煙氣經(jīng)脫硫吸收塔進行脫硫；

步驟2，對步驟1得到的煙氣中的霧滴和部分煙塵通過除霧器2進行去除；

步驟3，采用濕式電除塵器5去除煙氣中的煙塵；

在所述步驟3之前，還包括將步驟2得到的煙氣通入相變凝聚均流室4進行冷凝并均勻分散的步驟。

除此之外，還包括將煙氣經(jīng)冷凝后得到的水回收的步驟。

一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝專利目的

《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》的目的在于，提供一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)。

一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝技術(shù)方案

《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)，包括脫硫吸收塔、除霧器、吸收塔出口煙道、濕式電除塵器和除塵器出口煙道，所述除霧器設(shè)置在脫硫吸收塔頂部，所述吸收塔出口煙道位于脫硫吸收塔上方且其入口連接除霧器的出口，吸收塔出口煙道連接所述濕式電除塵器，濕式電除塵器的出口連接除塵器出口煙道的入口，除塵器出口煙道的出口連接煙囪；在吸收塔出口煙道與濕式電除塵器之間安裝有相變凝聚均流室；待處理煙氣自下而上依次經(jīng)過脫硫吸收塔、除霧器、吸收塔出口煙道、相變凝聚均流室、濕式電除塵器和除塵器出口煙道后，由煙囪排出。

進一步的，所述相變凝聚均流室的正下方設(shè)置有水處理池，所述水處理池的上端開口與吸收塔出口煙道連通，且水處理池與除霧器自帶的沖洗裝置接通，在水處理池與該沖洗裝置之間設(shè)有沖洗泵。

進一步的，所述相變凝聚均流室是由多根PFA毛細管排列組成的U型管束，組成該U型管束的多根PFA毛細管的入口均連接至一個冷卻水入口，多根PFA毛細管的出口均連接至一個冷卻水出口。

進一步的，所述組成U型管束的多根PFA毛細管均熱熔焊接在同一塊PFA管板上。

進一步的，所述U型管束由多根PFA毛細管按照錯列或者順列方式排列組成，相鄰的PFA毛細管的管中心距離為20～30毫米。

進一步的，所述PFA毛細管的規(guī)格為或或其他相近規(guī)格。

進一步的，所述濕式電除塵器中的陽極管束為正三角形排列，該正三角形的邊長為0.3～0.5米，高度為2.0～6.5米。

進一步的，所述濕式電除塵器中的陽極管束的材料選用環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。

《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》的另一個目的在于，提供一種基于含相變凝聚均流室的濕式電除塵工藝，具體包括如下步驟：

步驟1，將待處理煙氣經(jīng)脫硫吸收塔進行脫硫；

步驟2，對步驟1得到的煙氣中的霧滴和部分煙塵通過除霧器進行去除；

步驟3，采用濕式電除塵器去除煙氣中的煙塵；

在所述步驟3之前，還包括將步驟2得到的煙氣通入相變凝聚均流室進行冷凝并分散的步驟。

進一步的，還包括將煙氣經(jīng)冷凝后得到的水回收的步驟。

一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝專利優(yōu)點

《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》的優(yōu)點在于：

（1）《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》的裝置通過在濕式電除塵器入口增加相變凝聚均流室，將入口煙氣冷凝相變，促進微細粒子凝聚，并使煙氣分布均勻，有效解決濕式電除塵器入口處顆粒物粒徑過小難以荷電的問題，提高除塵效率，達到精細除塵，保證除塵器出口煙塵排放<5毫克/立方米。

（2）相變凝聚均流室由兩種規(guī)格的多根PFA毛細管一一交替排列組成的U型管束，且相鄰的PFA毛細管的管中心距離為20～30毫米，在保證煙氣阻力≯100Pa的同時，該結(jié)構(gòu)設(shè)計使得煙氣均流分散，并配合外部冷卻介質(zhì)的通入，能夠精確控制飽和煙氣的相變度，使煙氣降溫2～4℃，其中的亞微米級粒子有效凝聚、長大，使得煙塵進入濕式除塵器后荷電能力大大提高。

（3）相變凝聚均流室能夠回收煙氣中的凝水至水處理池，煙氣凝水經(jīng)過處理，由沖洗泵送回到吸收塔頂部作為除霧器沖洗水使用，節(jié)能環(huán)保。

（4）《一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)及工藝》能夠高效脫除微細顆粒物及氣溶膠，全面解決煙塵、石膏雨、氣溶膠、SO3、汞、PAHs等各種污染物問題。

1.一種基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)，包括脫硫吸收塔（1）、除霧器（2）、吸收塔出口煙道（3）、濕式電除塵器（5）和除塵器出口煙道（6），所述除霧器（2）設(shè)置在脫硫吸收塔（1）頂部，所述吸收塔出口煙道（3）位于脫硫吸收塔（1）上方且其入口連接除霧器（2）的出口，吸收塔出口煙道（3）連接所述濕式電除塵器（5），濕式電除塵器（5）的出口連接除塵器出口煙道（6）的入口，除塵器出口煙道（6）的出口連接煙囪，其特征在于，在吸收塔出口煙道（3）與濕式電除塵器（5）之間安裝有相變凝聚均流室（4）；待處理煙氣自下而上依次經(jīng)過脫硫吸收塔（1）、除霧器（2）、吸收塔出口煙道（3）、相變凝聚均流室（4）、濕式電除塵器（5）和除塵器出口煙道（6）后，由煙囪排出；所述相變凝聚均流室（4）是由多根PFA毛細管（11）排列組成的U型管束，組成該U型管束的多根PFA毛細管（11）的入口均連接至一個冷卻水入口（9），多根PFA毛細管（11）的出口均連接至一個冷卻水出口（10）；所述相變凝聚均流室（4）的正下方設(shè)置有水處理池（7），所述水處理池（7）的上端開口與吸收塔出口煙道（3）連通，且水處理池（7）與除霧器（2）自帶的沖洗裝置接通，在水處理池（7）與該沖洗裝置之間設(shè)有沖洗泵（8）；所述組成U型管束的多根PFA毛細管（11）均熱熔焊接在同一塊PFA管板（12）上；所述U型管束由多根PFA毛細管（11）按照錯列或者順列方式排列組成，相鄰的PFA毛細管（11）的管中心距離為20～30毫米。

2.如權(quán)利要求1所述的基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述PFA毛細管（11）的規(guī)格為φ8×0.7或φ5×0.4。

3.如權(quán)利要求1所述的基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述濕式電除塵器（5）中的陽極管束為正三角形排列，該正三角形的邊長為0.3～0.5米，高度為2.0～6.5米。4.如權(quán)利要求1或2任一所述的基于含相變凝聚均流技術(shù)的濕式電除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述濕式電除塵器（5）中的陽極管束的材料選用環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。

一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)專利目的

《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》解決了2012年4月之前技術(shù)的不足，提供了基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)。該UPS電源系統(tǒng)有效降低了AC-DC整流部分的網(wǎng)側(cè)輸入電流諧波，有效抑制了5、7、11、13次諧波，并有效減小了17、19次諧波含量，且體積小，成本低。

一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)技術(shù)方案

《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》包括電源三相交流輸入端、電源三相交流輸出端、九相自耦移相變壓器、用于控制三相逆變器輸出的同步控制裝置、工頻隔離變壓器和三路輸出裝置；所述九相自耦移相變壓器為對稱型九相自耦移相變壓器，九相自耦移相變壓器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接；九相自耦移相變壓器設(shè)有三組三相交流輸出端，分別為超前組輸出端A1、B1和C1，和原始組輸出端A0、B0和C0，以及滯后組輸出端A2、B2和C2；所述工頻隔離變壓器設(shè)有三組三相交流輸入端，分別為超前組輸入端U1、V1和W1，原始組U0、V0和W0，以及滯后組U2、V2和W2；所述工頻隔離變壓器的輸出端U、V和W與電源三相交流輸出端連接；所述三路輸出裝置為超前組輸出裝置、原始組輸出裝置和滯后組輸出裝置；所述超前組輸出裝置包括依次連接的超前組零序抑制換向電感、超前組三相六脈波整流器、超前組三相逆變器和超前組濾波電感；超前組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述超前組輸出端A1、B1和C1連接，超前組濾波電感的三相交流輸出端與上述超前組輸入端U1、V1和W1連接；所述原始組輸出裝置包括依次連接的原始組零序抑制換向電感、原始組三相六脈波整流器、原始組三相逆變器和原始組濾波電感，原始組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述原始組輸出端A0、B0和C0連接，原始組濾波電感的三相交流輸出端與上述原始組輸入端U0、V0和W0連接；所述滯后組輸出裝置包括依次連接的滯后組零序抑制換向電感、滯后組三相六脈波整流器、滯后組三相逆變器和滯后組濾波電感，滯后組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述滯后組輸出端A2、B2和C2連接，滯后組濾波電感的三相交流輸出端與上述滯后組輸入端U2、V2和W2連接；所述同步控制裝置設(shè)有四組采樣輸入端，分別與電源三相交流輸入端、和超前組三相逆變器的輸出端、原始組三相逆變器的輸出端以及滯后組三相逆變器的輸出端連接；所述同步控制裝置設(shè)有三組控制輸出端，三組控制輸出端分別與超前組三相逆變器的控制端、原始組三相逆變器的控制端以及滯后組三相逆變器的控制端連接。

進一步地，所述工頻隔離變壓器為工頻四端口耦合隔離Y/Y連接三相變壓器，該工頻隔離變壓器設(shè)有U相、V相和W相磁性柱；且該工頻隔離變壓器每相磁芯柱上設(shè)有三個獨立的完全相同的輸入繞組和一個輸出繞組，構(gòu)成初、次級繞組關(guān)系為“Y/Y”結(jié)構(gòu)的四端口耦合隔離輸出方式；U相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的U1相、原始組三相逆變器輸出的U0相和滯后組三相逆變器輸出的U2相連接，U相磁芯柱上的輸出繞組為U相輸出；V相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的V1相、原始組三相逆變器輸出的V0相和滯后組三相逆變器輸出的V2相連接，V相磁芯柱上的輸出繞組為V相輸出；W相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的W1相、原始組三相逆變器輸出的W0相和滯后組三相逆變器輸出的W2相連接，W相磁芯柱上的輸出繞組輸出繞組為W相輸出。

進一步地，所述基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，還包括儲能裝置，還包括儲能裝置；所述儲能裝置包括充電器、蓄電池組和控制電流定向移動的耦合單元；充電器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接，充電器的直流輸出端與蓄電池組連接；所述耦合單元包括六個二極管，其中三個二極管的陽極均與蓄電池組的正極連接，且該三個二極管的陰極分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的正極、原始組三相逆變器的直流輸入端的正極以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的正極連接；另三個二極管的陰極均與蓄電池組的負極連接，且該三個二極管的陽極分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的陰極、原始組三相逆變器的直流輸入端的陰極以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的陰極連接；超前組三相逆變器的直流輸入端的電壓、原始組三相逆變器的直流輸入端的電壓以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的電壓均大于蓄電池組的電壓。

進一步地，所述儲能裝置還包括接觸器JK1、JK2、JK3；分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D1、D2為超前組二極管；分別與原始組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D3、D4為原始組二極管；分別與滯后組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D5、D6為滯后組二極管；超前組二極管的兩個二極管D1、D2分別并聯(lián)接觸器JK1的主觸頭，原始組二極管的兩個二極管D3、D4分別并聯(lián)接觸器JK2的主觸頭，滯后組二極管的兩個二極管D5、D6分別并聯(lián)接觸器JK3的主觸頭。

進一步地，所述基于九相自耦移相變壓器的UPS電源系統(tǒng)，還包括旁路電路，旁路電路包括旁路靜態(tài)開關(guān)裝置，旁路靜態(tài)開關(guān)裝置的輸出端與電源三相交流輸出端連接。

進一步地，所述超前組三相六脈波整流器、原始組三相六脈波整流器和滯后組三相六脈波整流器的電路均為可控三相整流電路。所述可控三相整流電路包括三個電感組成的電感組、六個單向可控硅元件以及一個電容。六個單向可控硅元件中的單向可控硅元件兩兩同向串聯(lián)形成三條支路，每條支路的兩端均分別與電容的正極和負極連接并形成回路，三個電感的一端分別連接于三條支路的中間電勢端，三個電感的另一端分別連接于可控三相整流電路的輸入端。

進一步地，所述超前組三相逆變器的電路、原始組三相逆變器的電路和滯后組三相逆變器的電路均為三相全橋逆變電路；所述三相全橋逆變電路由三個單相全橋電路組成單相全橋電路包括上橋臂和下橋臂，且上橋臂和下橋臂分別由兩個絕緣柵雙極型晶體管組成，其中上橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極均與三相全橋逆變電路的直流輸入端的正極連接，且該兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與下橋臂兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，下橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與三相全橋逆變電路的直流輸入端的負極連接；每個單相全橋電路的輸出端的兩個輸出端口分別與該單相全橋電路的上橋臂和下橋臂的兩個連接點連接。

進一步地，所述超前組濾波電感的電路、原始組濾波電感的電路和滯后組濾波電感的電路均為與單相全橋電路的輸出端連接的LC低通濾波電路；LC低通濾波電路由三路濾波電路組成，每路的濾波電路主要由一個電感和一個電容組成，且每路濾波電路設(shè)有兩個輸入端和兩個輸出端；每路濾波電路的兩個輸入端分別與單相全橋結(jié)構(gòu)的橋臂中點連接，為一個輸入端口；每路濾波電路的兩個輸出端為一個輸出端口，通過保險后分別與工頻隔離變壓器的三相交流輸入端口對應(yīng)連接。

進一步地，工頻隔離變壓器與電源三相交流輸出端之間設(shè)有主路靜態(tài)開關(guān)裝置，主路靜態(tài)開關(guān)裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與工頻隔離變壓器的三相交流輸出端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端連接。

進一步地，所述旁路靜態(tài)開關(guān)裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與旁路電路輸入端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端連接。

一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)有益效果

《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》包括電源三相交流輸入端、電源三相交流輸出端、九相自耦移相變壓器、用于控制三相逆變器輸出的同步控制裝置、工頻隔離變壓器和三路輸出裝置，所述九相自耦移相變壓器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接，九相自耦移相變壓器設(shè)有三組三相交流輸出端分別為超前組輸出端A1、B1、C1和原始組輸出端A0、B0、C0以及滯后組輸出端A2、B2、C2，所述工頻隔離變壓器設(shè)有三組三相交流輸入端分別為超前組輸入端U1、V1、W1、原始組U0、V0、W0以及滯后組U2、V2、W2；所述工頻隔離變壓器的輸出端U、V、W與電源三相交流輸出端連接；所述三路輸出裝置為超前組輸出裝置、原始組輸出裝置和滯后組輸出裝置；所述超前組輸出裝置包括依次連接的超前組零序抑制換向電感、超前組三相六脈波整流器、超前組三相逆變器和超前組濾波電感，超前組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述超前組輸出端A1、B1、C1連接，超前組濾波電感的三相交流輸出端與上述超前組輸入端U1、V1、W1連接；所述原始組輸出裝置包括依次連接的原始組零序抑制換向電感、原始組三相六脈波整流器、原始組三相逆變器和原始組濾波電感，原始組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述原始組輸出端A0、B0、C0連接，原始組濾波電感的三相交流輸出端與上述原始組輸入端U0、V0、W0連接；所述滯后組輸出裝置包括依次連接的滯后組零序抑制換向電感、滯后組三相六脈波整流器、滯后組三相逆變器和滯后組濾波電感，滯后組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述滯后組輸出端A2、B2、C2連接，滯后組濾波電感的三相交流輸出端與上述滯后組輸入端U2、V2、W2連接；所述同步控制裝置設(shè)有四組采樣輸入端，分別與電源三相交流輸入端、和三路逆變的輸出端連接；所述同步控制裝置設(shè)有三組控制輸出端，三組控制輸出端分別與超前組三相逆變器的控制端、原始組三相逆變器的控制端以及滯后組三相逆變器的控制端連接。

該發(fā)明具有如下特點：

1）獨特的對稱結(jié)構(gòu)九相自耦移相變壓器，其本體的額定功率不超過系統(tǒng)總輸出功率的17%。

（2）并列結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)拓撲保證三組相位互差20^o的交流電源獨立工作，向負載提供相同的功率，精確實現(xiàn)了整個電源系統(tǒng)的“18脈波整流”，有效降低了電網(wǎng)電流諧波。

（3）并列結(jié)構(gòu)的DC/AC逆變單元既保證了三個并列通道的平衡，又構(gòu)成了系統(tǒng)的冗余設(shè)計，整個系統(tǒng)可靠性高。

（4）獨特設(shè)計的工頻“四端口耦合隔離Y/Y連接三相變壓器”，實現(xiàn)了三個獨立并列通道交流輸出的隔離耦合，并且使得變壓器三相輸出獨立，適合不平衡負載運用場合。

（5）該工頻電源系統(tǒng)無平衡電抗器，系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范對稱，冗余度高，其拓撲結(jié)構(gòu)非常適合寬功率范圍和500KVA級以上的UPS電源系統(tǒng)。

1.《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》其特征在于：其包括電源三相交流輸入端、電源三相交流輸出端、九相自耦移相變壓器、用于控制三相逆變器輸出的同步控制裝置、工頻隔離變壓器和三路輸出裝置；所述九相自耦移相變壓器為對稱型九相自耦移相變壓器，九相自耦移相變壓器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接；九相自耦移相變壓器設(shè)有三組三相交流輸出端，分別為超前組輸出端A1、B1和C1，和原始組輸出端A0、B0和C0，以及滯后組輸出端A2、B2和C2；所述工頻隔離變壓器設(shè)有三組三相交流輸入端，分別為超前組輸入端U1、V1和W1，原始組U0、V0和W0，以及滯后組U2、V2和W2；所述工頻隔離變壓器的輸出端U、V和W與電源三相交流輸出端連接；所述三路輸出裝置為超前組輸出裝置、原始組輸出裝置和滯后組輸出裝置；所述超前組輸出裝置包括依次連接的超前組零序抑制換向電感、超前組三相六脈波整流器、超前組三相逆變器和超前組濾波電感；超前組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述超前組輸出端A1、B1和C1連接，超前組濾波電感的三相交流輸出端與上述超前組輸入端U1、V1和W1連接；所述原始組輸出裝置包括依次連接的原始組零序抑制換向電感、原始組三相六脈波整流器、原始組三相逆變器和原始組濾波電感，原始組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述原始組輸出端A0、B0和C0連接，原始組濾波電感的三相交流輸出端與上述原始組輸入端U0、V0和W0連接；所述滯后組輸出裝置包括依次連接的滯后組零序抑制換向電感、滯后組三相六脈波整流器、滯后組三相逆變器和滯后組濾波電感，滯后組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述滯后組輸出端A2、B2和C2連接，滯后組濾波電感的三相交流輸出端與上述滯后組輸入端U2、V2和W2連接；所述同步控制裝置設(shè)有四組采樣輸入端，分別與電源三相交流輸入端、和超前組三相逆變器的輸出端、原始組三相逆變器的輸出端以及滯后組三相逆變器的輸出端連接；所述同步控制裝置設(shè)有三組控制輸出端，三組控制輸出端分別與超前組三相逆變器的控制端、原始組三相逆變器的控制端以及滯后組三相逆變器的控制端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述工頻隔離變壓器為工頻四端口耦合隔離Y/Y連接三相變壓器，該工頻隔離變壓器設(shè)有U相、V相和W相磁性柱；且該工頻隔離變壓器每相磁芯柱上設(shè)有三個獨立的完全相同的輸入繞組和一個輸出繞組，構(gòu)成初、次級繞組關(guān)系為“Y/Y”結(jié)構(gòu)的四端口耦合隔離輸出方式；U相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的U1相、原始組三相逆變器輸出的U0相和滯后組三相逆變器輸出的U2相連接，U相磁芯柱上的輸出繞組為U相輸出；V相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的V1相、原始組三相逆變器輸出的V0相和滯后組三相逆變器輸出的V2相連接，V相磁芯柱上的輸出繞組為V相輸出；W相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的W1相、原始組三相逆變器輸出的W0相和滯后組三相逆變器輸出的W2相連接，W相磁芯柱上的輸出繞組輸出繞組為W相輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：還包括儲能裝置；所述儲能裝置包括充電器、蓄電池組和控制電流定向移動的耦合單元；充電器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接，充電器的直流輸出端與蓄電池組連接；所述耦合單元包括六個二極管，其中三個二極管的陽極均與蓄電池組的正極連接，且該三個二極管的陰極分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的正極、原始組三相逆變器的直流輸入端的正極以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的正極連接；另三個二極管的陰極均與蓄電池組的負極連接，且該三個二極管的陽極分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的陰極、原始組三相逆變器的直流輸入端的陰極以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的陰極連接；超前組三相逆變器的直流輸入端的電壓、原始組三相逆變器的直流輸入端的電壓以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的電壓均大于蓄電池組的電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述儲能裝置還包括接觸器JK1、JK2、JK3；分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D1、D2為超前組二極管；分別與原始組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D3、D4為原始組二極管；分別與滯后組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D5、D6為滯后組二極管；超前組二極管的兩個二極管D1、D2分別并聯(lián)接觸器JK1的主觸頭，原始組二極管的兩個二極管D3、D4分別并聯(lián)接觸器JK2的主觸頭，滯后組二極管的兩個二極管D5、D6分別并聯(lián)接觸器JK3的主觸頭。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：還包括旁路電路，旁路電路包括旁路靜態(tài)開關(guān)裝置，旁路靜態(tài)開關(guān)裝置的輸出端與電源三相交流輸出端連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述超前組三相六脈波整流器、原始組三相六脈波整流器和滯后組三相六脈波整流器的電路均為可控三相整流電路；所述可控三相整流電路包括三個電感組成的電感組、六個單向可控硅元件以及一個電容；六個單向可控硅元件中的單向可控硅元件兩兩同向串聯(lián)形成三條支路，每條支路的兩端均分別與電容的正極和負極連接并形成回路，三個電感的一端分別連接于三條支路的中間電勢端，三個電感的另一端分別連接于可控三相整流電路的輸入端。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述超前組三相逆變器的電路、原始組三相逆變器的電路和滯后組三相逆變器的電路均為三相全橋逆變電路；所述三相全橋逆變電路由三個單相全橋電路組成單相全橋電路包括上橋臂和下橋臂，且上橋臂和下橋臂分別由兩個絕緣柵雙極型晶體管組成，其中上橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極均與三相全橋逆變電路的直流輸入端的正極連接，且該兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與下橋臂兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，下橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與三相全橋逆變電路的直流輸入端的負極連接；每個單相全橋電路的輸出端的兩個輸出端口分別與該單相全橋電路的上橋臂和下橋臂的兩個連接點連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述超前組濾波電感的電路、原始組濾波電感的電路和滯后組濾波電感的電路均為與單相全橋電路的輸出端連接的LC低通濾波電路；LC低通濾波電路由三路濾波電路組成，每路的濾波電路主要由一個電感和一個電容組成，且每路濾波電路設(shè)有兩個輸入端和兩個輸出端；每路濾波電路的兩個輸入端分別與單相全橋結(jié)構(gòu)的橋臂中點連接，為一個輸入端口；每路濾波電路的兩個輸出端為一個輸出端口，通過保險后分別與工頻隔離變壓器的三相交流輸入端口對應(yīng)連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：工頻隔離變壓器與電源三相交流輸出端之間設(shè)有主路靜態(tài)開關(guān)裝置，主路靜態(tài)開關(guān)裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與工頻隔離變壓器的三相交流輸出端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述旁路靜態(tài)開關(guān)裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與旁路電路輸入端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端連接。

2021年11月，《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》獲得第八屆廣東專利獎優(yōu)秀獎。