Stromversorgung für ein Elektrofilter

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stromversorgung für ein Elektrofilters mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (DE-AS 19 23 952).

[0002] Zur Abgasreinigung oder allgemeiner zur Abscheidung von Fremdstoffen aus einem strömenden Medium werden häufig Elektrofilter verwendet, deren Platten und Sprühdrähte mit einer so hohen Gleichspannung versorgt werden, daß in dem zwischen den Platten und Sprühdrähten hindurchgeführten Medium eine Ionisierung der enthaltenen Fremdstoffe und deren Abscheidung an den Platten auftritt. Im Interesse eines hohen Abscheidegrades wird die Gleichspannung (Versorgungsspannung) der Platten und Sprühdrähte möglichst hoch gewählt. Andererseits laufen bei einer hohen Versorgungsspannung auch im Gas selbst lonisierungsvorgänge ab, die zu einer ständigen Entladung des Filters bis hin zu einer Korona-Entladung an den Sprühdrähten führen.

[0003] Steigt die Versorgungsspannung über einen Grenzwert an, so entlädt sich das Filter über kurze Durchschläge oder sogar über Spannungsdurchbrüche bis hin zu einem stationären Lichtbogen, falls der von der Spannungsversorgung gelieferte Gleichstrom nicht unterbrochen wird. Bis zum anschließenden Wiederaufbau einer hohen Gleichspannung ist dann keine nennenswerte Fremdstoff-Abscheidung möglich. Außerdem verursachen diese Vorgänge einen Verschleiß des Filters, insbesondere seiner Sprühdrähte, und geringe Standzeiten der ganzen Vorrichtung.

[0004] Die lonisierungsvorgänge und damit der erwähnte Grenzwert der Versorgungsspannung sind von der Verteilung der elektrischen Feldstärke zwischen den Platten des Elektrofilters abhängig. Isolierende Schichten aus an den Platten abgeschiedenen Fremdstoffen müssen in bestimmten Zeitabständen - gegebenenfalls unter möglichst kurzzeitigen Abschalten der Versorgungsspannung - abgeklopft, gesammelt und entnommen werden. Ferner bilden sich durch die Ionisierung Raumladungen mit starken Verzerrungen im Potentialverlauf zwischen den Platten aus, wobei es zwischen Platten und Raumladungen sogar zu einer Umkehr des Spannungsgradienten und der Sprührichtung kommen kann.

[0005] Der erwähnte Grenzwert ist also während des Betriebes nicht konstant. Für eine gute Abscheidung sollte die Versorgungsspannung des Filters möglichst nahe an diesem sich praktisch unkontrollierbar änderndem Grenzwert gehalten werden.

[0006] Handelsübliche Elektrofilter enthalten eine Spannungsversorgung, die an zwei Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossen ist und dem Netz über einen elektronischen Steiler einen Wechselstrom entnimmt. Die Ausgangsspannung des Stellers ist über den Zündwinkel anschnittsgesteuert und liefert einen gegenüber der Eingangsspannung phasenverschobenen, netzfrequenten Wechselstrom, der dann nach Hochtransformieren und Gleichrichten als pulsierender Dauerstrom das Elektrofilter speist. Zur Annäherung an die optimalen Arbeitsbedingungen des Filters ist in der DE-AS 19 23 952 vorgeschlagen, über die Anschnittssteuerung im Steller die Spannuna am Elektrofilter nach einer bestimmten Hochlauffunktion hochzufahren, bis der dem momentanen Zustand des Filters entsprechende Grenzwert erreicht ist und es zu einem Spannungsdurchschlag oder zu einer ähnlichen plötzlichen Entladung des Filters kommt.

[0007] In der Regel muß nach einem Durchschlag der Wechselstromsteller zunächst gesperrt werden, um einen Lichtbogen zu vermeiden und die Entionisierung des gebildeten Plasmas abzuwarten. Die stromlose Mindestpause ist durch die Frequenz des Stellers, also die Netzfrequenz, bestimmt. Dadurch ergibt sich, daß das Filter von einem Gleichstrom gespeist wird, der mit einer der Netzfrequenz entsprechenden Welligkeit praktisch lückenlos fließt und nach nach einem Durchbruch unterbrochen ist. Für die von diesem Strom gespeiste Filterspannung ergibt sich jeweils ein bis zum Durchschlag ansteigender, welliger Verlauf.

[0008] Es sind auch schon Elektrofilter vorgeschlagen worden, bei denen darauf verzichtet ist, das Filter mit einem derartigen, praktisch lückenlos fließenden Gleichstrom zu versorgen, der von einem netzfrequenten Wechselstromsteller dem Versorgungsnetz entnommen, hochtransformiert und gleichgerichtet wird. Vielmehr wird das Filter durch eine Folge einzelner Spannungs- oder Gleichstromimpulse aufgeladen. Um jeweils bei einem Impuls die Ladung nachzuliefern, die während der Impulspausen über das Medium geflossen ist, werden Frequenz und/oder Dauer der einzelnen Impulse so vorgegeben, daß die mittlere Stromstärke dieser isolierten Gleichstromimpulse einen dem jeweiligen Fiiterzustand angepaßten Filterstrom-Sollwert annimmt. Dadurch entsteht eine entsprechend der Puls-Folgefrequenz wellige Filterspannung, deren Wert möglichst unterhalb der Durchschlaggrenze liegt.

[0009] Hierbei entsteht die technische Schwierigkeit, mittels der kurzen Impulse dem Filter die erforderliche Energie zur Verfügung zu stellen. Dazu ist in der US-PS 3 641 740 vorgeschlagen, mittels der gleichgerichteten Netzspannung eine Reihe von Kondensatoren aufzuladen, die dann über Thyristoren, Hochspannungstransformatoren und einen Halbwellen-Gleichrichter an das Elektrofilter gelegt werden. Die Breite der an das Elektrofilter gelangenden Stromimpulse beträgt z.B. 5 % der zwischen diesen Impulsen liegenden Impulspause.

[0010] Als optimales Verfahren wird heute eine Kombination anstrebt, bei der das Filter zunächst über einen Gleichrichter mit einer bereits verhältnismäßig hohen, praktisch konstanten Grund-Gleichspannung vorgespannt wird, der dann zur Erzeugung einer welligen Filterspannung eine Wechselspannung oder isolierte Einzel-Spannungsimpulse überlagert werden.

[0011] Nach der US-PS 39 84 215 soll deren Höhe erheblich über der Durchschlagspannung des Filters liegen, jedoch durch eine sehr kurze Impulsdauer erreicht werden, daß sich bei der Entladung des Filters kein Lichtbogen ausbildet. Dauer, Form und Pulsfolgefrequenz dieser isolierten Einzelimpulse werden dem jeweiligen Belastungszustand des Filters angepaßt. Gemäß der europäischen Patentschrift 0 034 075 werden dem auf die konstante Grund-Gleichspannung vorgespannten Filter isolierte Stromimpulse zugeführt, deren Maximalamplitude entsprechend einem Sollwert für den Filterstrom so gesteuert wird, daß das Filter dadurch jeweils pulsförmig auf eine unter der Durchbruchspannung liegende Maximalspannung aufgeladen wird. Diese Stromimpulse werden einem von einem Gleichrichter gespeisten Zwischenkreis mittels eines auf die gewünschte Pulsbreite dimensionierten Schwingkreis-Umrichters bzw. eines frequenzgesteuerten Umrichters mit Zwangslöschung entnommen und hochtransformiert. Die Welligkeit der Filterspannung wird dabei auch dadurch sichergestellt, daß eine Diode jeweils eine Polarität der hochtransformierten Stromimpuise unterdrückt.

[0012] In der DE-OS 27 13 675 ist eine einfache Stromversorgung vorgeschlagen, bei der die Grundspannung von einem an zwei Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossenen, anschnittsgesteuerten Wechselstromsteller mit nachgeschaltetem Transformator und Gleichrichter geliefert wird. Die mit der Grund-Gleichspannung versorgten Elektroden sind über einen Koppelkondensator an die Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators gelegt ist, dessen Primärwicklung über einen Wechselrichter in Mittelpunktschaltung von einem steuerbaren Gleichrichtergerät gespeist wird. Dadurch wird der Grundspannung eine nicht gleichgerichtete Wechselspannung mit einer belastungsabhängig zwischen 50 Hz und 2 kHz veränderbaren Frequenz überlagert wird.

[0013] Sollen diese von den Eigenschaften des Abscheidungsprozesses bestimmten Verfahren am Betriebsort des Filters eingesetzt werden, so sind aber auch die Anforderungen an das Versorgungsnetz zu beachten, für die immer strengere Bestimmungen gelten. So müssen z.B. Grenzen für die Blindstrom- und Oberschwingungs-Belastung des Netzes sowie eine unsymmetrische Belastung zwischen den Drehstromanschlüssen des Versorgungsnetzes beachtet werden. Schließlich sind auch die Installationskosten möglichst gering zu halten.

[0014] Aus der DE-OS 29 29 601 ist bekannt, daß steile Flanken einer annähernd pulsförmigen Kondensatorspannung die Ausbeute steigern können. Daher ist vorgeschlagen, auf eine annähernd konstante Grund-Gleichspannung zu verzichten und den Kondensator durch Strompulse mit alternierender Polarität möglichst rasch umzuladen. Hierzu dient Umrichter mit Gleichstrom-Zwischenkreis und einer einphasigen Brückenschaltung, die über einen Hochspannungstransformator den Kondensator direkt speist und während der Pulspausen den Zwischenkreis-Gleichstrom durch Zündung in Reihe liegender Ventile über einen Freilaufpfad leitet.

[0015] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stromversorgung zu schaffen, deren Ausgangsspannung praktisch optimal an die Technologie des Abscheideprozesses anpaßbar ist und deren Rückwirkungen auf das Versorgungsnetz möglichst klein gehalten werden. So ist z.B. für das Versorgungsnetz ein Leistungsfaktor von etwa cos <p = 1 und für das Filter eine geringe Durchschlaghäufigkeit bzw. eine Vermeidung von Kurzschluß-Überströmen möglich. Dabei ergibt sich auch hinsichtlich der Dimensionierung der zu verwendenden Bauteile sowie der Beanspruchung der Sprühdrähte eine wesentliche Verbesserung.

[0016] Diese Aufgabe wird erreicht durch eine Stromversorgung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Der Gleichstrom-Zwischenkreis ermöglicht es, die Leistungsentnahme aus dem Netz weitgehend unabhängig vom Betrieb des Wechselrichters auf die Anforderungen des Netzes abzustimmen und von den Kommutierungsrückwirkungen des Wechselrichters abzuschirmen. Insbesondere kann der Wechselrichter mit Hochfrequenz betrieben werden, wodurch sich einerseits eine günstige Auslegung des Leistungsteils, andererseits eine optimale Anpassung an den Abscheideprozeß ergibt.

[0017] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert.

[0018] In den Figuren ist mit F ist das Elektrofilter bezeichnet, zwischen dessen Platten das durch einen Pfeil M dargestellte Medium (z.B. Rauchgas oder ein anderes Abgas) hindurchgeführt wird und das mit einer Spannung U, die von einem Meßglied MU erfaßt wird, aus einem Versorgungsnetz N versorgt werden soll. Hierzu wird von der Spannung des Versorgungsnetzes N der Zwischenkreis eines Umrichters mit einer netzseitigen steuerbaren Gleichrichteranordnung und einem filterseitigen Wechselrichter mit steuerbarem Freilaufpfad für den Zwischenkreisstrom gespeist. WP bezeichnet die an den Wechselstrom-(oder Drehstrom-)Ausgang des Umrichters angeschlossene Primärwicklung eines Hochspannungstransformators, dessen Sekundärwicklung WS über einen Hochspannungsgleichrichter GRH, vorzugsweise eine ungesteuerte Gleichrichterbrücke, die Elektroden des Filters F speist.

[0019] Die gesteuerte Gleichrichteranordnung ist bevorzugt, wie in Fig. 1 gezeigt, ein ungesteuerter Gleichrichter GR, dem ein Strom-Stellglied für den mittels eines Meßgliedes MI meßbaren Zwischenkreis-Gleichstrom I nachgeschaltet ist. Wird als Stellglied ein eine Freilaufdiode FD enthaltender Gleichstromsteller mit dem Stellerventil ST und einer hochfrequenten Arbeitsfrequenz, vorzugsweise etwa 5 kHz, verwendet, so braucht die nachgeschaltete Zwischenkreisdrossel ZI (zusammen mit einem Zwischenkreiskondensator ZK) nur auf die Glättung dieser Hochfrequenz abgestimmt zu sein und entkoppelt das an den Gleichrichter GR angeschlossene Netz N von eventuellen Rückwirkungen des Wechselrichters und des Filters. Für das Netz ergibt sich praktisch nur eine symmetrische Drehstrom-Wirklast (cos ϕ=1).

[0020] Der von einem Stromregler IR und dem Steuersatz SSt des Stellgliedes ST auf einen Sollwert l^* regelbare Zwischenkreisstrom fließt über die Drossel ZI - bei gezündetem Ventil ST aus dem Netz und bei Ventilsperre über die Freilaufdiode FD - praktisch konstant, unabhängig vom Schaltzustand des Wechselrichters.

[0021] Dieser besteht nach Fig. 1 aus einer Brückenschaltung der Ventile Tr1, Tr2, Tr3 und Tr4. Diesem ist jeweils eine Diode D1,... D4 antiparallel geschaltet, damit auch Zustände möglich sind, bei denen der durch die Induktivität WP fließende Strom eine dem eingeprägten Gleichstrom entgegengesetzte Spannung erzeugt. Derartige Zustände sind charakteristisch für einen auf 4-Quadranten-Betrieb ausgelegten Steller.

[0022] Eine derartige Schaltung ist als Pulswechselrichter üblich, der eine über entsprechend große Zwischenkreiskondensatoren eingeprägte Gleichspannung innerhalb einer Halbperiode einer sinusförmigen, niederfrequenten Soll-Ausgangsspannung in Form von sinusförmig pulsbreitenmodulierten, hochfrequenten Spannungsimpulsen mit alternierendem Vorzeichen auf die Wechselspannungsausgänge durchschaltet. Bei diesem Spannungs-Pulsen muß durch eine gegenseitige Verriegelung sichergestellt sein, daß die Gleichspannung nicht durch gleichzeitige Stromführung von in Reihe liegenden Ventilen kurzgeschlossen wird.

[0023] Diese bekannte Schaltung wird aber hier für den durch die Drossel ZI und den Regler IR eingeprägten Gleichstrom betrieben, um durch alternierendes Durchschalten des Gleichstroms auf die Wechselstromausgänge einen hochfrequenten Wechselstrom (Arbeitstakt vorzugsweise 1 bis 3 kHz) zu erzeugen.

[0024] Werden dabei jeweils nach einer Halbperiode die Ventile Tr1 und Tr4 bzw. Tr2 und Tr3 gleichzeitig gezündet, so fließen durch die angeschlossene Wicklung WP Stromimpulse, deren Länge gleich der Halbperiode und deren Amplitude gleich dem Gleichstrom sind. Es ist aber auch möglich, innerhalb einer Halbperiode einen Zwischenzustand anzusteuern, bei dem durch gleichzeitige Stromführung zweier in Reihe liegende Ventile (z.B. Tr1, Tr2 und/oder Tr3, Tr4) oder ein eigenes Querventil ein Freilaufpfad geschlossen wird, der den eingeprägten Gleichstrom kurzschlußartig an den Wechselstromanschlüssen vorbei leitet und somit die Pulsdauer der hochfrequenten Wechselstrom-Impulse verkürzt; dies bedeutet eine zusätzliche schnelle Steuerung der - bereits über den Zwischenkreis-Gleichstrom einstellbaren - Wechselstromamplitude.

[0025] Derartige "Querzündungen", die den Freilaufpfad des Gleichstroms vorübergehend freigeben, werden nach Fig. 1 zumindest immer dann vorgenommen, wenn ein Durchschlag im Filter erfaßt wird. Dies kann z.B. ein Schwellwertglied SG an einem Zusammenbruch der Filterspannung U erkennen. Über den Steuersatz WSt des Wechselrichters werden gleichzeitig die normalen Zündimpulse gesperrt.

[0026] Ein Programmteil "program" steuert die WiederFreigabe des Wechselrichters, wobei zusätzlich das Hochfahren der Wechselstromamplitude und/oder die Wechselrichterfrequenz selbst, z.B. in Abhängigkeit von der Durchschlagshäufigkeit .und vom Fremdstoffgehalt des ein- und ausströmenden Mediums vom Programmteil gesteuert werden können.

[0027] Von besonderem Vorteil ist, daß der in den Transformator fließende Strom stets - auch bei einem Durchschlag im Filter - auf den eingeprägten Gleichstrom begrenzt ist, aber auch während einer Wechselrichtersperre aufrechterhalten bleibt, so daß die Wechselrichtereinspeisung in den Transformator beliebig rasch wieder aufgenommen werden kann. Der Transformator selbst ist auf die Hochfrequenz des Wechselrichters abzustimmen und daher sehr aufwandsarm.

[0028] Zur Stabilisierung eines (z.B. vom Programmteil vorgebbaren) Arbeitspunktes ist vorzugsweise eine zusätzliche Spannungsbegrenzungsregelung vorgesehen, die die Filterspannung auf den zum vorgegebenen Arbeitspunkt gehörenden Sollwert der Filterspannung beschränkt. Hierzu wird der im Sollwertgeber SS eingestellte Spannungssollwert U^* mit dem vom Spannungsmeßglied MU gemessenen Spannungsistwert U verglichen und über einen Begrenzungsregler BR einer Begrenzungsschaltung BG am Eingang des Stromreglers IR zugeführt.

[0029] Für den Betrieb des Filters können ganz unterschiedliche Parameter berücksichtigt und in eine entsprechend schnelle Steuerung und Regelung umgesetzt werden. Der Betrieb des Filters kann daher auch in vielfacher Hinsicht optimiert werden. Diese Anpassungsfähigkeit sei an einem Beispiel in Fig. 2 erläutert, kann aber je nach Anwendungsfall auch ganz anders realisiert werden.

[0030] So können als Eingangssignale der Fremdstoff-Rohgasgehalt (Gehalt des einströmenden Mediums an Fremdstoffen) und/oder Fremdstoff-Reingasgehalt (Fremdstoffgehalt des ausströmenden Mediums) verwendet werden. Speisespannung und/oder Speisestrom des Filters sind optimierbar, insbesondere können sie nach einer vorgegebenen Spannungs/Strom-Kennlinie gesteuert werden. Diese Kennlinie kann in Abhängigkeit vom Fremdstoff-Rohgasgehalt, d.h. vom Lastzustand des Filters, verändert werden. Außerdem kann die Steuerung sehr rasch auf jeden Spannungseinbruch und auf Start und Ende eines Klopfvorgangs reagieren und es kann auch die Welligkeit der Spannung, d.h. die Schwankung der Spannung zwischen einem oberen und unteren Grenzwert, vorgegeben und optimiert werden.

[0031] In dieser Figur 2 ist schematisch die steuerbare Gleichrichteranordnung als steuerbare Drehstrom-Gleichrichterbrücke DR dargestellt, die bereits die nötigen Mittel enthält, um den Zwischenkreisstrom I (Meßglied MI) eines Zwischenkreisumrichters zu verändern und somit die Amplitude des hochfrequenten Steller-Ausgangsstromes mit einem bestimmten Regelverhalten zu regeln.

[0032] Der Zwischenkreis enthält eine Zwischenkreisdrossel ZI, die auf die Glättung des Zwischenkreisstromes ausgelegt ist und gegebenenfalls durch einen Zwischenkreiskondensator ergänzt wird.

[0033] Der nachgeschaltete Wechselrichter AR erzeugt den hochfrequenten Wechselstrom. Der hierzu geeignete, in Fig. 2 gezeigte Wechselrichter ist als Wechselrichter mit "Phasenfolgelöschung" bekannt. Es genügt eine zweiphasige Brücke, obwohl im Prinzip auch drei- und mehrphasige Brücken möglich und gegebenenfalls auch vorteilhaft sein können, um nach Hochtransformieren und Gleichrichten einen möglichst lückenlosen Gleichstrom zu erhalten.

[0034] In der normalen Phasenfolge zünden die Ventile TH1 und TH4 und die Ventile TH2 und TH3 jeweils gleichzeitig und löschen unter Umladen der Kommutierungskondensatoren K1 und K2 die zuvor gezündeten Ventile.

[0035] Als Mittel zur Querzündung ist der Querthyristor TQ vorgesehen. Bei einer derartigen Querzündung fließt der vorgegebene Zwischenkreisstrom weiterhin über die Drossel ZI, wird aber über den Freilaufpfad TQ an der Primärwicklung WP vorbei geleitet, die daher bei jeder Phasenlage des Wechselrichters rasch entregt und nach Sperren beliebig weniger Umrichter-Taktimpulse wieder mit dem vollen Zwischenkreisstrom erregt werden kann. Nach einem Durchschlag kann daher schnell wieder die erforderliche Abscheidespannung aufgebaut werden. Derartige Querzündungen können bei anderen Brückenschaltungen auch durch Zündung in Reihe liegender Ventile erfolgen. Sie können auch vorgesehen sein, um die Stromführungsdauer der in der normalen Taktfolge gezündeten Ventile gegenüber einer Halbperiode des Wechselrichter-Ausgangsstromes zu verkürzen. Der eingeprägte Zwischenkreisstrom selbst wird durch diese Schaltvorgänge praktisch nicht beeinflußt.

[0036] In der Steuerung PR wird der Arbeitspunkt der Stromversorgung dadurch festgelegt, daß ein Sollwertgeber SS einen Sollwert I für den Zwischenkreisstrom bzw. die Amplitude des Ausgangs-Wechselstroms vorgibt, deren Regelabweichung über einen Stromregler SR den Steuersatz SDR für die steuernden Mittel der steuerbaren Gleichrichteranordnung ansteuert. Der Sollwert I^* kann dabei insbesondere nach einer im Sollwertgeber SS abgespeicherten Strom/Spannungs-Kennlinie ermittelt werden, dem von einem Stromsteuer-Programmteil PS der Wert für die optimale Spannung U^* vorgegeben wird. Dabei kann U^* z.B. in Abhängigkeit vom Fremdstoff-Restgehalt, der an einer Rauchgassonde RG gemessen ist, periodisch verändert werden, um die erwähnte Welligkeit der Filter-Speisespannung zu erzeugen. Das optimale Grundniveau für U^* kann dabei von einer Rauchgassonde EG in Abhängigkeit vom Fremdstoff-Rohgasgehalt festgelegt werden oder im Rahmen eines iterativen Suchverfahrens so verändert werden, daß einerseits ein hoher Abscheidegrad, andererseits eine geringe Häufigkeit von Durchschlägen und Spannungseinbrüchen am Meßglied MU auftreten.

[0037] Allgemein ist eine Begrenzung der Spannung auf den vorgegebenen Wert U^* vorteilhaft. Hierzu wird einem Begrenzungsregler BR, der auf eine den Stromsollwert begrenzende Begrenzungsschaltung BG arbeitet, die Soll/Istwert-Differenz der Speisespannung U aufgeschaltet. Um z.B. nach einem Durchbruch die Speisespannung nach einem vorgegebenen Kurvenverlauf hochfahren zu können, ist am Sollwerteingang des Begrenzungsreglers PR ein Hochlaufgeber HG vorgesehen, dessen Endwert (z.B. in Abhängigkeit von der Häufigkeit der am Spannungsmeßglied MU erfaßten Spannungsdurchbrüche) von einem Impulsprogrammteil PI verändert werden kann. In den beiden Programmteilen PS und Pl können entsprechend der jeweils zum Abscheiden vorgesehenen Technologie weitere Ist- und Sollwert-Zusammenhänge verarbeitet werden, um durch Steuerung des Hochlaufgebers HG und/oder des Sollwertgebers SS für jeden möglichen Betriebszustand, z.B. auch bei einem Klopfvorgang (Entfernen der abgeschiedenen Fremdstoffe), einen optimalen Eingriff in die Steuerung des Wechselstromes zu ermöglichen. Entsprechend dem jeweils vorgegebenen Arbeitspunkt auf der Filterkennlinie ermöglicht der Spannungsbegrenzungsregler BR einen stabilen Betrieb der Stromversorgung bis in die Nähe des Durchschlagpunktes, wodurch die Durchschlaghäufigkeit vermindert und die Filterstandzeit erhöht wird.

[0038] Der Impulsprogrammteil PI hat ferner die Aufgabe, die Wechselstrom-Ausgangsfrequenz und somit die Hochfrequenz des Wechselrichters AR durch ein entsprechendes betriebsabhängiges Steuersignal für den Wechselrichtersteuersatz WSt vorzugeben. Er erzeugt auch das Schaltsignal für den Freilaufpfad (Ventil TQ) und das vorübergehende Stillsetzen und Wiederanfahren des Wechselrichters nach einem Durchschlag. Außerdem kann durch periodisches Sperren der dem Hochspannungsgleichrichter GRH entnommene Gleichstrom unterbrochen ("Paket-Bildung") und somit ebenfalls eine Spannungswelligkeit am Filter erzwungen werden.

[0039] Durch diese Steuerung der Grund-Gleichspannung des Filters wird die Anwendung zusätzlicher, isolierter Hochspannungsimpulse weitgehend überflüssig. Der in Figur 2 dargestellte Koppelkondensator KK erleichtert jedoch auch das zusätzliche Aufschalten derartiger Impulse, die an den entsprechenden Eingangsklemmen HFI des Filters angelegt werden können.

[0040] Die verwendete Hochfrequenz des Wechselstromes ermöglicht erhebliche Einsparungen am Transformator. Ähnliche Einsparungen ergeben sich auch für die Zwischenkreisdrossel.

Ansprüche

1. Stromversorgung für ein Elektrofilter (F) mit einem Transformator, dessen Primärwicklung (WP) über einen Umrichter (Tr1...Tr4, D1, ...D4, GR) an das Versorgungsnetz (N) angeschlossen ist und dessen Sekundärwicklung (WS) über einen filterseitigen Gleichrichter (GRH) das Elektrofilter speist, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrichter ein Zwischenkreis-Umrichter aus einer netzseitigen gesteuerten Gleichrichteranordnung (GR, ST) zur Erzeugung eines eingeprägten Zwischenkreisstroms (I), der auch bei einem Filterdurchschlag stetig weiterfließt, und einem Wechselrichter (Tr1, Dl, ..., Tr4, D4) mit steuerbarem Freilaufpfad für den bei einem Filterdurchschlag weiterfließenden Zwischenkreisstrom ist (Fig. 1).

2. Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Gleichrichteranordnung aus einem ungesteuerten Gleichrichter (GR) und einem nachgeschalteten Strom-Stellglied (ST) für den Zwischenkreisstrom besteht (Fig. 1).

3. Stromversorgung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromstellglied ein eine Freilaufdiode (FD) enthaltender Gleichstromsteller (S^T) mit einer hochfrequenten Arbeitsfrequenz, vorzugsweise etwa 5 kHz, ist und daß dem Wechselrichtereingang eine auf die Glättung dieser Hochfrequenz abgestimmte Zwischenkreisdrossel (ZI) vorgeschaltet ist (Fig. 1).

4. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter ein Steiler ist, insbesondere eine Brückenschaltung aus je einem steuerbaren Ventil (Tr1, ..., Tr4) mit antiparalleler Diode (D1, ..., D4), dessen Freilaufpfad durch Stromführung von in Reihe liegenden Brückenzweigen (Tr1, Tr2 bzw. Tr3, Tr4) schaltbar ist (Fig. 1).

5. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter auf Phasenfolge-Löschung ausgelegt und der Freilaufpfad ein Querventil (TQ) zwischen seinen Gleichstromeingängen ist (Fig. 2).

6. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Sollwertgeber (SS) für einen nach einer Strom/Spannungs-kennlinie aus einem vorgegebenen optimalen Spannungssollwert bestimmten Stromsollwert (1^*) des Zwischenkreisstromes und einen Stromregler (IR) für die Steuerung des Zwischenkreisstromes (I) (Fig. 1).

7. Stromversorgung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Spannungsbegrenzungsregler (BR), der den aktuellen Strom-Sollwert entsprechend der Regelabweichung der Filterspannung (U) von einem auf den optimalen Stromsollwert abgestimmten Spannungswert (U^*) begrenzt (Fig. 1).

8. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter die Primärwickung des Transformators jeweils innerhalb einer Halbperiode eines vorgegebenen, hochfrequenten Arbeitstaktes, vorzugsweise eines Arbeitstaktes von etwa 1 bis 3 kHz, für eine vorgegebene Impulsdauer an den Gleichstromzwischenkreis legt und der Transformator auf die Hochfrequenz des Arbeitstaktes bemessen ist (Fig. 1).

9. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kurzschluß innerhalb des Filters der in den Transformator fließende Strom vorübergehend sperrbar ist.

10. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der filterseitige Gleichrichter (GRH) eine ungesteuerte Gleichrichterbrücke ist.

Claims

1. Power supply for an electrostatic filter (F) having a transformer, the primary winding (WP) of which is connected by way of a converter (Tr1 ... Tr4, D1, ... D4, GR) to the supply network (N), and the secondary winding (WS) of which feeds the electrostatic filter by way of a rectifier (GRH) on the filter side, characterised in that the converter in an indirect converter comprising a rectifier arrangement (GR, ST), controlled on the network side, for generating an impressed intermediate-circuit current (I) which continues to flow constantly, even in the case of a filter breakdown, and an inverter (TR1, D1, ..., Tr4, D4) having a controllable free-wheeling path for the intermediate-circuit current which continues to flow in the case of a filter breakdown (Figure 1).

2. Power supply according to claim 1, characterised in that the controlled rectifier arrangement consists of an uncontrolled rectifier (GR), and a current control element (ST) connected downstream, for the intermediate-circuit current (Figure 1).

3. Power supply according to claim 2, characterised in that the current control element is a d.c. chopper controller (ST) having a high-frequency working frequency, preferably approximately 5 KHz, and containing a free-wheeling diode (FD), and in that a d.c.-link reactor (ZI) tuned to the smoothing of this high frequency is connected upstream to the inverter input (Figure 1).

4. Power supply according to one of claims 1 to 3, characterised in that the inverter is a controller, in particular a bridge circuit comprising in each case a controllable valve (Tr1, ..., Tr4) with a back-to-back diode (D1, ..., D4), the free-wheeling path of which valve can be switched by means of conduction by bridge arms (Tr1, Tr2 or Tr3, Tr4) connected in series (Figure 1).

5. Power supply according to one of claims 1 to 3, characterised in that the inverter is designed for interphase commutation, and the free-wheeling path is a bypass valve (TQ) between its direct-current inputs (Figure 2).

6. Power supply according to one of claims 1 to 5, characterised by a setpoint generator (SS) for a current-setpoint (I^*) of the intermediate-circuit current, which current-setpoint is determined according to a current-voltage characteristic from a predetermined optimum voltage setpoint, and a current regulator (IR) for controlling the intermediate-circuit current (I) (Figure 1).

7. Power supply according to claim 6, characterised by a voltage clamping regulator (BR) which limits the actual current-setpoint in accordance with the deviation of the filter voltage (U) from a voltage value (U^*) tuned to the optimum current-setpoint (Figure 1).

8. Power supply according to one of claims 1 to 7, characterised in that the inverter connects the primary winding of the transformer to the direct-current intermediate-circuit, in each case inside a half- period of a pre-selected, high-frequency working cycle, preferably a working cycle of approximately 1 to 3 KHz, for a pre-selected pulse duration, and the transformer is proportioned to the high frequency of the working cycle (Figure 1).

9. Power supply according to one of claims 1 to 8, characterised in that, when there is a short-circuit within the filter, the current flowing into the transformer can be blocked temporarily.

10. Power supply according to one of claims 1 to 9, characterised in that the rectifier (GRH) on the filter side is an uncontrolled rectifier-bridge.

Revendications

1. Dispositif d'alimentation en courant pour un électrofiltre (F), comportant un transformateur, dont l'enroulement primaire (WP) est raccordé au réseau d'alimentation (N) par l'intermédiaire d'un convertisseur statique (Tr1 ... Tr4, D1, ... D4, GR) et dont l'enroulement secondaire (WS) alimente l'électrofiltre par l'intermédiaire d'un redresseur (GRH) monté sur le filtre, caractérisé par le fait que le convertisseur statique est un convertisseur à circuit intermédiaire constitué par un dispositif redresseur commandé (GR, ST), installé sur le côté réseau et servant à produire un courant injecté (I) du circuit intermédiaire, qui continue à circuler en permanence même dans le cas d'un claquage du filtre, et par un onduleur (Tr1, D1, ..., Tr4, D4) comportant une voie commandable de transmission unidirectionnelle pour le courant du circuit intermédiaire, qui continue à circuler lors d'un claquage du filtre (figure 1).

2. Dispositif d'alimentation en courant suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif redresseur commandé est constitué par un redresseur non commandé (GR) et par un circuit (ST) branché en aval, de réglage du courant du circuit intermédiaire (figure 1).

3. Dispositif d'alimentation en courant suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le circuit de réglage du courant est un régulateur de courant continu (ST), qui contient une diode à effet unidirectionnel (FD) et possédant une fréquence élevée de travail, de préférence environ 5 kHz, et qu'une bobine d'arrêt (ZI) du circuit intermédiaire, réglée sur le lissage de cette haute fréquence, est branchée en amont de l'entrée de l'onduleur (figure 1).

4. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'onduleur est un régulateur, notamment un circuit en pont, formé respectivement d'une valve commandable (Tr1, ..., Tr4), avec laquelle est branchée, selon un montage antiparallèle, une diode (D1, ..., D4), dont la voie de transmission unidirectionnelle peut être commutée au moyen de l'envoi du courant de branches du pont (Tr1, Tr2 ou Tr3, Tr4) susceptible d'être branchées en série (figure 1).

5. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'onduleur est conçu pour une extinction de la succession des phases et que la voie de transmission unidirectionnelle est une valve transversale (TQ) située entre les entrées à courant continu de l'onduleur (figure 2).

6. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par un générateur de valeurs de consigne (SS) pour une valeur de consigne (1^*) du courant du circuit intermédiaire, déterminé sur la base d'une courbe caractéristique courant/tension à partir d'une valeur de consigne optimale prédéterminée de la tension, et par un régulateur de courant (IR) pour la commande du courant (I) du circuit intermédiaire (figure 1).

7. Dispositif d'alimentation en courant suivant la revendication 6, caractérisé par un régulateur (BR) de limitation de la tension, qui limite la valeur actuelle de consigne du courant, en fonction de l'écart de réglage de la tension (U) du filtre par rapport à une valeur de tension (U^*) réglée sur la valeur optimale de consigne du courant (figure 1 ).

8. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'onduleur raccorde l'enroulement primaire du transformateur au circuit intermédiaire à courant continu, respectivement pendant une alternance d'une cadence de travail prédéterminée à haute fréquence, de préférence une cadence de travail à une fréquence comprise entre environ 1 et 3 kHz, pour une durée prédéterminée d'impulsion, et que le transformateur est dimensionné en fonction de la haute fréquence de la cadence de travail (figure 1).

9. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que dans le cas d'un court-circuit à l'intérieur du filtre, le courant circulant dans le transformateur peut être bloqué temporairement.

10. Dispositif d'alimentation en courant suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le redresseur (GR) monté sur le filtre est un pont redresseur non commandé.

Zeichnung