DE3522568A1

DE3522568A1 - METHOD FOR OPERATING AN ELECTROFILTER

Info

Publication number: DE3522568A1
Application number: DE19853522568
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Ing Mickal; Franz Dipl Ing Neulinger; Walter Dipl Ing Schmidt; Helmut Dipl Ing Schummer
Original assignee: Metallgesellschaft AG; Siemens AG
Current assignee: GEA Group AG; Siemens AG
Priority date: 1985-06-24
Filing date: 1985-06-24
Publication date: 1987-01-02
Also published as: DE3669966D1; EP0209714B1; AU5920086A; JPS621465A; ZA864662B; EP0209714A1; AU583132B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrofilters mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (DE-AS 19 23 952).The invention relates to a method for operating a Electrofilter with the features of the preamble of Claim 1 (DE-AS 19 23 952).

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 hindurchge führten Medium eine Ionisierung der enthaltenen Fremd stoffe und deren Abscheidung an den Platten auftritt. Im Interesse eines hohen Abscheidegrades wird die Gleich spannung (Versorgungsspannung) der Platten und Sprüh drähte möglichst hoch gewählt. Andererseits laufen bei einer hohen Versorgungsspannung auch im Gas selbt Ioni sierungsvorgänge ab, die zu einer ständigen Entladung des Filters bis hin zu einer Korona-Entladung an den Sprühdrähten führen.For exhaust gas cleaning or more generally for the separation of Foreign substances from a flowing medium are common Used electrostatic precipitators, their plates and spray wires are supplied with such a high DC voltage that in which between the plates and spray wires led medium to ionize the contained foreign substances and their deposition occurs on the plates. in the The same becomes interested in a high degree of separation voltage (supply voltage) of the plates and spray wires chosen as high as possible. On the other hand, run at a high supply voltage, even in gas, is the same processes leading to constant discharge of the filter up to a corona discharge to the Lead spray wires.

Steigt die Versorgungsspannung über einen Grenzwert an, so entlädt sich das Filter über kurze Durchschläge oder sogar über Spannungsdurchbrüche bis hin zu einem statio nären Lichtbogen, falls der von der Spannungsversorgung gelieferte Gleichstrom nicht unterbrochen wird. Bis zum anschließenden Wiederaufbau einer hohen Gleichspannung ist dann keine nennenswerte Fremdstoff-Abscheidung mög lich. Außerdem verursachen diese Vorgänge einen Ver schleiß des Filters, insbesondere seiner Sprühdrähte, und geringe Standzeiten der ganzen Vorrichtung. If the supply voltage rises above a limit value, so the filter discharges itself through short punctures or even through voltage breakdowns to a statio nary arcing, if that of the power supply supplied direct current is not interrupted. Until subsequent reconstruction of a high DC voltage then no significant foreign matter separation is possible Lich. In addition, these processes cause a ver wear of the filter, especially its spray wires, and short downtimes of the entire device.

Die Ionisierungsvorgänge und damit der erwähnte Grenzwert der Versorgungsspannung sind von der Verteilung der elek trischen Feldstärke zwischen den Platten des Elektrofil ters abhängig. Isolierende Schichten aus an den Platten abgeschiedenen Fremdstoffen müssen in bestimmten Zeitab ständen - gegebenfalls unter möglichst kurzzeitigen Abschalten der Versorgungsspannung - abgeklopft, gesam melt 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.The ionization processes and thus the limit value mentioned the supply voltage are from the distribution of the elek trical field strength between the plates of the electrofil ters dependent. Insulating layers from on the panels Separated foreign substances have to stands - if possible under as short a time as possible Switching off the supply voltage - knocked off, total melt and be removed. Furthermore, through the Ionization space charges with strong distortions in the Potential course between the plates, taking it even reversal between plates and space charges of the voltage gradient and the spray direction can.

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 ge halten werden.The limit value mentioned is therefore during operation not constant. For a good separation, the Supply voltage of the filter as close as possible to this limit that changes practically uncontrollably will hold.

Handelsübliche Elektrofilter enthalten eine Spannungs versorgung, die an zwei Phasen eines Drehstromnetzes an geschlossen ist und dem Netz über einen elektronischen Steller einen Wechselstrom entnimmt. Die Ausgangsspannung des Stellers ist über den Zündwinkel anschittsgesteuert und liefert einen gegenüber der Eingangsspannung phasen verschobenen, 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 Anschittssteue rung im Steller die Spannung 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. Commercial electrostatic precipitators contain a voltage supply connected to two phases of a three-phase network is closed and the network via an electronic Steller takes an alternating current. The output voltage the actuator is step-controlled via the ignition angle and delivers a phase to the input voltage shifted, grid-frequency alternating current, which then after Transform up and rectify as pulsating Continuous current feeds the electrostatic filter. To approximate the optimal working conditions of the filter is in the DE-AS 19 23 952 proposed on the connection tax voltage in the actuator after a certain start-up function until the current state of the filter corresponding limit value is reached and there is a voltage breakdown or a similar sudden discharge of the filter is coming.

In der Regel muß nach einem Durchschlag der Wechselstrom steller zunächst gesperrt werden, um einen Lichtbogen zu vermeiden und die Entionisierung des gebildeten Plasmas abzuwarten. Die stromlose Mindestpause ist durch die Fre quenz des Stellers, also die Netzfrequenz, bestimmt. Da durch ergibt sich, daß das Filter von einem Gleichstrom gespeist wird, der mit einer der Netzfrequenz entspre chenden Welligkeit praktisch lückenlos fließt und nach einem Durchbruch unterbrochen ist. Für die von diesem Strom gespeiste Filterspannung ergibt sich jeweils ein bis zum Durchschlag ansteigender, welliger Verlauf.As a rule, the alternating current must be used after a breakdown first be blocked to prevent an arc avoid and deionization of the plasma formed to be seen. The currentless minimum break is due to the Fre frequency of the actuator, i.e. the network frequency. There by means that the filter is powered by a direct current is fed that corresponds to one of the network frequency appropriate ripple flows practically without gaps and after breakthrough. For those of this Filter voltage supplied with current results in each case up to the breakthrough, undulating course.

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 Wechselstrom steller 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 nach zuliefern, die während der Impulspausen über das Medium geflossen ist, werden Frequenz und/oder Dauer der einzel nen Impulse so vorgegeben, daß die mittlere Stromstärke dieser isolierten Gleichstromimpulse einen dem jeweiligen Filterzustand angepaßten Filterstrom-Sollwert annimmt. Dadurch entsteht eine entsprechend der Puls-Folgefrequenz wellige Filterspannung, deren Wert möglichst unterhalb der Durchschlaggrenze liegt.Electrostatic filters have also been proposed where the filter is not used with a such, practically seamless direct current to be supplied by a mains frequency alternating current removed from the supply network, highly transformed and is rectified. Rather, the filter is through a sequence of individual voltage or DC pulses charged. In order to charge each time with a pulse deliver that during the pulse pauses over the medium has flowed, frequency and / or duration of each NEN pulses given so that the average current of these isolated direct current pulses to the respective one Filter state adapts adjusted filter current setpoint. This creates a pulse repetition frequency undulating filter voltage, the value of which is as low as possible the breakthrough limit.

Hierbei entsteht die technische Schwierigkeit, mittels der kurzen Impulse dem Filter die erforderliche Energie zur Verfügung zu stellen. Dazu ist in der US-PS 36 41 740 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 Im pulsen liegenden Impulspause.This creates the technical difficulty by means of the short pulses give the filter the required energy to provide. This is in US-PS 36 41 740 proposed by means of the rectified mains voltage to charge a series of capacitors which then over Thyristors, high voltage transformers and one Half-wave rectifier placed on the electrostatic filter will. The width of those getting to the electrostatic precipitator Current pulses are z. B. 5% of Im between these pulse impulse pause.

Als optimales Verfahren wird heute eine Kombination an strebt, bei der das Filter zunächst über einen Gleich richter mit einer bereits verhältnismäßig hohen, prak tisch konstanten Grund-Gleichspannung vorgespannt wird, der dann zur Erzeugung einer welligen Filterspannung eine Wechselspannung oder isolierte Einzel-Spannungsim pulse überlagert werden.A combination is the best method today strives in which the filter first has an equal judge with an already relatively high, practical table is biased constant DC voltage which then creates a rippled filter voltage an AC voltage or isolated single voltage im pulse can be superimposed.

Nach der US-PS 29 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 Patent schrift 0 034 075 werden dem auf die konstante Grund- Gleichspannung vorgespannten Filter isolierte Stromim pulse zugeführt, deren Maximalamplitude entsprechend einem Sollwert für den Filterstrom so gesteuert wird, daß das Filter dadurch jeweils pulsförmig auf eine unter der Durchbruchsspannung 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 hochtrans formiert. Die Welligkeit der Filterspannung wird dabei auch dadurch sichergestellt, daß eine Diode jeweils eine Polarität der hochtransformierten Stromimpulse unter drückt. According to US Pat. No. 2,984,215, the amount is said to be considerably above the breakdown voltage of the filter, but by a very short pulse duration can be achieved no arc arises when the filter is discharged. Duration, shape and pulse repetition frequency of this isolated Individual impulses become the respective load condition adapted to the filter. According to the European patent 0 034 075 are based on the constant basic DC voltage biased filter isolated current im pulse supplied, their maximum amplitude accordingly a setpoint for the filter current is controlled that the filter is pulsed to a maximum voltage below the breakdown voltage is charged. These current pulses are one of a DC link fed by a rectifier one dimensioned to the desired pulse width Resonant circuit converter or a frequency-controlled Removed converter with forced quenching and highly trans formed. The ripple of the filter voltage will also ensured that a diode each Polarity of the highly transformed current pulses below presses.

In der DE-OS 27 13 675 ist eine einfache Stromversorgung vorgeschlagen, bei der die Grundspannung von einem an zwei Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossenen, an schnittsgesteuerten Wechselstromsteller mit nachgeschal tetem 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 Mittelpunkt schaltung von einem steuerbaren Gleichrichtergerät ge speist wird. Dadurch wird der Grundspannung eine nicht gleichgerichtete Wechselspannung mit einer belastungs abhängig zwischen 50 Hz und 2 kHz veränderbaren Frequenz überlagert wird. In DE-OS 27 13 675 is a simple power supply proposed in which the basic tension from one two phases of a three-phase network connected cut-controlled AC power controller with resetting tetem transformer and rectifier is supplied. The electrodes supplied with the basic DC voltage via a coupling capacitor to the secondary winding a high voltage transformer is placed, the Focus on primary winding via an inverter circuit from a controllable rectifier device is fed. As a result, the basic voltage is not one rectified AC voltage with a load depending on the frequency changeable between 50 Hz and 2 kHz is superimposed.

Sollen diese von den Eigenschaften des Abscheidungspro zesses bestimmten Verfahren am Betriebsort des Filters eingesetzt werden, so sind aber auch die Anforderungen an das Versorgungsnetz zu bechten, für die immer stren gere Bestimmungen gelten. So müssen z. B. Grenzen für die Blindstrom- und Oberschwingungs-Belastung des Netzes so wie eine unsymmetrische Belastung zwischen den Dreh stromanschlüssen des Versorgungsnetzes beachtet werden. Schließlich sind auch die Installationskosten möglichst gering zu halten.Should these depend on the properties of the deposition pro specific process at the operating site of the filter are used, but so are the requirements to watch the supply network, for the always strict stricter regulations apply. So z. B. Limits for Reactive current and harmonic load on the network like an unbalanced load between the shoots power connections of the supply network are observed. Finally, the installation costs are also possible to keep low.

Mit der Erfindung wird nun ein Verfahren zur Verfügung gestellt, das an die sich jeweils ändernden Betriebsbe dingungen möglichst optimal angepaßt werden kann und insbesondere bei Überschlägen rasch reagiert.A method is now available with the invention posed to the changing operating conditions conditions can be adapted as optimally as possible and reacted quickly, especially in the event of rollovers.

Da dem Filter eine verhältnismäßig hohe Leistung über tragen werden muß, wird zur Lösung dieser Aufgabe auf diejenigen bekannten Verfahren zurückgegriffen, bei denen ein mittels eines elektronischen Stellers umge richteter Wechselstrom hochtransformiert und zur Erzeugung einer Grund-Gleichspannung über einen Brücken gleichrichter gleichgerichtet wird. Das Filter wird also praktisch mit einem Dauer-Gleichstrom gespeist und weist daher bei konstantem Betrieb nur eine der Umrichterfre quenz entsprechende Oberwelligkeit seiner Versorgungspan nung auf. Dieser Grundgleichspannung können noch auf be kannte Weise Hochspannungsimpulse überlagert werden, je doch kann wegen des erfindungsgemäßen Umrichterverfahrens auf diese zusätzlichen Hochspannungsimpulse in vielen Fällen auch verzichtet werden.Because the filter has a relatively high performance must be worn to solve this problem resorted to those known methods which one by means of an electronic actuator directional alternating current is transformed up to Generating a basic DC voltage across a bridge rectifier is rectified. So the filter is practically fed and has a constant direct current therefore only one of the converter fre corresponding ripple of its supply span on. This basic DC voltage can still be on known way high-voltage pulses are superimposed, depending however, because of the converter method according to the invention to these additional high voltage pulses in many Cases can also be dispensed with.

Gemäß der Erfindung wird der Wechselstrom mit einer Um richterfrequenz von einigen Kilohertz, insbesondere etwa 2 kHz oder mehr, erzeugt.According to the invention, the alternating current with one order judge frequency of a few kilohertz, especially about 2 kHz or more.

Während also beim Stand der Technik ein Frequenzumrichter nur dann verwendet wird, wenn einer Grundgleichspannung zur Erzeugung einer für den Abscheidungsvorgang ange strebten Welligkeit eine Wechselspannung mit der Umrich terfrequenz ohne Gleichrichtung oder eine Folge isolier ter Einzelimpulse, die aus der umrichterfrequenten Wech selspannung mittels einer Diode durch Unterdrücken der negativen Spannungshalbwellen gebildet sind, überlagert wird, wird gemäß der Erfindung der hochfrequente Wechsel strom eingesetzt, um über den Brückengleichrichter durch einen praktisch kontinuierlichen Gleichstrom zunächst eine zunächst nur schwach oberwellenhaltigen Grund- Gleichspannung zu erzeugen.So while in the prior art a frequency converter is only used when a basic DC voltage to generate a for the deposition process aspired to ripple an AC voltage with the converter Isolating frequency without rectification or a sequence ter individual impulses resulting from the converter-frequency altern voltage by means of a diode by suppressing the negative voltage half-waves are formed, superimposed is, according to the invention, the high-frequency change current used to pass through the bridge rectifier a practically continuous direct current initially a basic To generate DC voltage.

Dies hat den Vorteil, daß bei einem Überschlag der Spei sestrom des Filters entsprechend der hohen Taktfreuqnz durch Sperren des Umrichtertaktes innerhalb Bruchteilen einer Millisekunde zum Erlöschen gebracht werden kann. This has the advantage that in the event of a rollover the memory sestrom of the filter according to the high clock frequency by blocking the converter cycle within fractions can be extinguished in one millisecond.

Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, als Frequenzumrichter einen Zwischenkreisumrichter zu verwenden, bei dem der an das Drehstrom-Versorgungsnetz angeschlossene Steller (z. B. ein steuerbarer Drehstrom-Gleichrichter oder insbe sondere ein Drehstrom-Gleichrichter mit nachgeschaltetem Gleichstromsteller zur Steuerung des Zwischenkreis-Gleich stroms) einen Gleichstrom liefert, der zur Bildung des Wechselstromes im Takt der Umrichterfrequenz mittels eines hochfrequenten Wechselrichters mit alternierenden Vorzeichen auf die Wechseltromausgänge des Umrichters geschaltet wird. Bei einem Durchschlag braucht zum Ab schalten des Filterstromes lediglich der Wechselrichter gesperrt und durch geeignete Mittel (z. B. einen Querthy ristor zwischen den Gleichstromeingängen des Wechselrich ters oder geeignete Zündimpulse für in Reihe liegende Wechselrichterventile) der Gleichstrom über einen Leer laufpfad an den Wechselstromausgängen des Wechselstromrichters vorbei geleitet zu werden.It is advantageously provided as a frequency converter to use a DC link converter in which the Actuators connected to the three-phase supply network (e.g. a controllable three-phase rectifier or esp special a three-phase rectifier with downstream DC chopper for controlling the DC link DC currents) supplies a direct current which is used to form the Alternating current in time with the converter frequency of a high-frequency inverter with alternating Sign on the AC outputs of the converter is switched. In the event of a breakthrough, switching the filter current only the inverter locked and by appropriate means (e.g. a Querthy ristor between the DC inputs of the inverter ters or suitable ignition pulses for series Inverter valves) the direct current through an empty Running path at the AC outputs of the AC converter to be passed by.

Bei einem derartigen Zwischenkreis-Umrichter wird der Zwischenkreisstrom vom Steller eingeprägt. Seine Ampli tude ist innerhalb einer Periode des Umrichtertaktes praktisch nicht veränderlich, so daß auch bei einem Durchschlag kein wesentlicher Stromanstieg am Transfor mator und somit keine wesentliche Nachladung des Filters auftritt. Dadurch werden Lichtbögen verhindert und Ent ladungserscheinung in ihrer zeitlichen Dauer begrenzt, was zu verringertem Verschleiß der Sprühdrähte und er höhten Standzeiten des Filters führt.In such an intermediate circuit converter, the DC link current impressed by the actuator. His ampli tude is within a period of the converter cycle practically not changeable, so that even with one Breakdown no significant increase in current at the Transfor mator and therefore no significant recharge of the filter occurs. This prevents arcing and ent charge duration limited in time, resulting in reduced wear of the spray wires and he increased service life of the filter.

Andererseits braucht der Umrichtertakt nur für gerade so viele Taktperioden gesperrt zu werden, wie zur Entioni sierung des Gases erforderlich ist. Anschließend steht der gesamte Zwischenkreisstrom wieder zur Wechselrichtung und Nachladung des Filters zur Verfügung, dessen Abschei de-Fähigkeit daher rasch wieder hergestellt ist, wodurch der Filter-Wirkungsgrad erhöht wird. Als Folge der hohen Wechselstromfrequenz wird nur ein kleinerer Transformator benötigt, wodurch sich geringere Baukosten und Leistungs verluste und ein günstigeres transientes Verhalten bei schnellen Betriebsänderungen ergibt.On the other hand, the converter cycle only needs for just that many clock periods to be locked, like for entioni sation of the gas is required. Then stands the entire intermediate circuit current back to the alternating direction and reloading the filter, its separation de-ability is therefore quickly restored, whereby the filter efficiency is increased. As a result of the high AC frequency only becomes a smaller transformer needed, resulting in lower construction costs and performance losses and a more favorable transient behavior results in rapid operational changes.

Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit, von vornher ein bereits nach mehreren Umrichtertakt-Perioden durch eine vorübergehende kurze Sperre des Stellertaktes eine derartige Entionisierungszeit vorzusehen, um die Anzahl der Durchschläge zu verringern. Der im kHz-Takt erzeugte, praktisch lückenlose Gleichstrom wird also mit einer niedrigeren Folgefrequenz in einzelne Gleichstrom-Pakete unterteilt. Die Dauer der dabei entstehenden stromlosen Pausen kann im jeweiligen Anwendungsfall an die vorlie gende Entionisierungszeit angepaßt werden.In addition, there is the possibility from the start one after several inverter cycle periods a temporary short lock of the controller cycle one to provide such deionization time to the number to reduce the penetration. The generated in kHz clock, practically complete direct current is therefore with a lower repetition frequency in individual DC packets divided. The duration of the resulting currentless Breaks can be made in the respective application be adjusted deionization time.

Die z. B. über die Steuerung des Zwischenkreis-Gleich stromes mögliche Amplitudensteuerung des hochfrequenten Wechselstromes bietet einen zusätzlichen Freiheitsgrad zur Steuerung der Filterspannung. So kann die Wechsel richteramplitude nach jedem Durchschlag bzw. jeder Um richtersperre nach einer vorgegebenen Hochlauffunktion wieder hochgefahren werden.The z. B. on the control of the DC link DC current possible amplitude control of the high-frequency AC offers an additional degree of freedom to control the filter voltage. So the change judge amplitude after each breakdown or every turn judge lock after a specified start-up function be restarted.

Insbesondere kann über die Amplitudensteuerung innerhalb der erwähnten Gleichstrom-Pakete der Kurvenverlauf ganz unterschiedlichen, für den jeweiligen Anwendungsfall als vorteilhaft angesehenen Kurvenform der Filter-Speise spannung angepaßt werden.In particular, the amplitude control within of the DC packages mentioned, the curve shape entirely different, for each application as advantageously viewed curve shape of the filter food voltage can be adjusted.

So kann z. B. bereits der Grundspannung U des Filters eine einstellbare Welligkeit dU/dt, z. B. in Abhängigkeit vom Fremdstoff-Restgehalt im Medium, eingegeben werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das Medium bereits weitgehend von Fremdstoffen befreit und sehr hochohmig ist. In diesem Fall vermag das Medium bei konstanter Filterspannung nur einen geringen Strom zu leiten und somit nur eine geringe Leistung aufzunehmen. Durch eine höhere Welligkeit der Speisespannung kann dann jedoch die Energieaufnahme des Filters erhöht wer den. Es kann auch erforderlich werden, den mittleren Pegel der Filterspannung in Abhängigkeit vom Fremdstoff- Restgehalt zu steuern; so kann bei einer höheren Filter spannung auch im ausströmenden, bereits weitgehend ge reinigten Gas noch eine Abscheidung von Rest-Fremdstoffen erreicht werden.So z. B. already the basic voltage U of the filter an adjustable ripple d U / d t , z. B. depending on the foreign substance content in the medium. This is advantageous, for example, if the medium is already largely free of foreign substances and has a very high resistance. In this case, the medium is only able to conduct a low current with a constant filter voltage and thus only absorb a low power. A higher ripple of the supply voltage can then increase the energy consumption of the filter, however. It may also be necessary to control the average level of the filter voltage as a function of the residual foreign matter content; With a higher filter voltage, separation of residual foreign matter can also be achieved in the outflowing, already largely cleaned gas.

Über die Steuerung kann in einem iterativen Suchverfah ren der jeweils optimale Arbeitspunkt für die Speisung des Filters vorgegeben werden. So kann z. B. die Filter spannung durch Erhöhen des speisenden Gleichstroms selbsttätig erhöht werden, solange dadurch die Häufig keit der auftretenden Durchschläge nicht nennenswert erhöht wird. Dadurch wird eine Abhängigkeit der Filter spannung vom Fremdstoffgehalt des einströmenden Gases selbsttätig berücksichtigt, sie kann aber auch durch eine vorgegebene Funktion für die Steuerung der Wechsel stromamplitude, z. B. in Abhängigkeit von der erfaßten Durchschlagshäufigkeit, erfolgen.The control can be used in an iterative search procedure ren the optimal working point for the supply of the filter. So z. B. the filters voltage by increasing the supplying direct current can be increased automatically as long as this increases the frequency not significant is increased. This makes the filter dependent voltage from the foreign substance content of the inflowing gas automatically taken into account, but can also by a predetermined function for controlling the changes current amplitude, e.g. B. depending on the detected Breakthrough frequency.

Insbesondere kann über die Umrichterfrequenz auch die Periodizität des ganzen Spannungsverlaufes gesteuert und in Abhängigkeit vom Lastzustand bzw. dem Fremdstoffgehalt des einströmenden Gases geändert werden.In particular, the Periodicity of the entire voltage curve controlled and depending on the load condition or the foreign matter content of the inflowing gas can be changed.

Für das Versorgungsnetz wirkt als Last lediglich der Steller selbst, im Fall einer ungesteuerten Drehstrom brücke mit nachgeschaltetem Gleichstromsteller also eine symmetrische Last mit einer sehr geringen Welligkeit von nur etwa 4,2%. Der Leistungsfaktor (cos ψ) ist dabei praktisch 1 und der Zwischenkreis schützt das Versor gungsnetz vor Netzrückgewinnung des Wechselrichters weitgehend.Only the actuator itself acts as a load for the supply network; in the case of an uncontrolled three-phase current bridge with a downstream DC regulator, this means a symmetrical load with a very low ripple of only about 4.2%. The power factor (cos ψ ) is practically 1 and the DC link largely protects the supply grid from the inverter's grid recovery.

Ferner gibt sich insgesamt eine Reduzierung der vom Elektrofilter aufgenommenen Leistung, da jeweils nach einem Überschlag die Dauer dieses Kurzschlusses wegen der geringen Zeitspanne zwischen dem Erfassen des Kurz schlusses und dem Erlöschen des hochfrequenten Wechsel stromes klein ist, also auch nur wenig Energie in den Kurzschluß fließen kann.There is also an overall reduction in the Electrostatic filter power absorbed, since each time the duration of this short circuit due to a flashover the short time between the detection of the short conclusion and the extinction of the high-frequency change current is small, so only little energy in the Short circuit can flow.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Anhand von drei Figuren wird die Erfin dung näher erläutert. Dabei zeigen:Advantageous further developments are in the subclaims featured. With the help of three figures, the inventor explained in more detail. Show:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau und die Fig. 1 shows the basic structure and

Fig. 2 und 3 vorteilhafte Realisierungsmöglichkeiten einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung. Fig. 2 and 3, advantageous implementation possibilities of a device for carrying out the invention.

In den Figuren ist mit F das Elektrofilter bezeichnet, zwischen dessen Elektroden (Platten und Sprühdrähte) 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 ist der Eingang des Filters über einen Hochspannungs gleichrichter GRH an die Sekundärwicklung WS eines Trans formators angeschlossen, dessen Primärwicklung WP am Ausgang des hochfrequent getakteten Frequenzumrichters HF liegt.In the figures, F denotes the electrostatic filter, between the electrodes (plates and spray wires) of which the medium represented by an arrow M (for example flue gas or another exhaust gas) is passed and that with a voltage U , which is generated by a measuring element MU is detected, is to be supplied from a supply network N. For this purpose, the input of the filter is connected via a high-voltage rectifier GRH to the secondary winding WS of a transformer, the primary winding WP of which is located at the output of the high-frequency clocked frequency converter HF .

Der Hochspannungsgleichrichter GRH ist als Vollwellen- Gleichrichter, insbesondere als ungesteuerte Gleichrich terbrücke, ausgebildet. Als hochfrequenzer Frequenzum richter HF wird vorzugsweise ein Zwischenkreis-Umrichter verwendet. Im Blockschaltbild der Fig. 1 ist durch einen Schalter Q ein schaltbarer Freilaufpfad angedeutet, über den bei einer Umrichtersperre auftretende induktive Ströme, z. B. der eingeprägte Zwischenkreisstrom bei Ver wendung eines Stromzwischenkreises im Umrichter, weiter fließen können. Meistens kann die Amplitude des hochfre quenten Wechselstromes (ia) über einen entsprechenden Steuereingang des Wechselstromstellers HF gesteuert wer den. Mit NF ist angedeutet, daß die Amplitudensteuerung aber auch über einen steuerbaren netzfrequenten Wechsel stromsteller verstellt werden kann.The high-voltage rectifier GRH is designed as a full-wave rectifier, in particular as an uncontrolled rectifier terbrücke. An intermediate circuit converter is preferably used as the high-frequency frequency converter HF . In the block diagram of FIG. 1, a switchable freewheeling path is indicated by a switch Q , via which inductive currents, eg. B. the impressed intermediate circuit current when using a current intermediate circuit in the converter can continue to flow. Most of the time, the amplitude of the high-frequency alternating current (ia) can be controlled via a corresponding control input of the alternating current controller HF . NF indicates that the amplitude control can also be adjusted via a controllable mains frequency alternating current regulator.

Mit PR ist in Fig. 1 summarisch die Steuerung und Rege lung des hochfrequenten Wechselstromes dargestellt, der neben dem Istwert U der Filter-Speisespannung noch je nach Anwendungsfall geeignete Ist- und Sollwert einge geben sind. Über die Ausgangssignale sind Amplitude, Frequenz sowie über die "Querzündung" des Freilauf pfades Q die Unterbrechungen des Stromes ia am Ausgang des Wechselstromstellers HF steuerbar.With PR in Fig. 1, the control and regulation of the high-frequency alternating current is shown, which in addition to the actual value U of the filter supply voltage and depending on the application, suitable actual and setpoint values are entered. The amplitude, frequency and the "cross-ignition" of the freewheeling path Q can be used to control the interruptions in the current ia at the output of the AC power controller HF via the output signals.

Für den Betrieb des Filters können ganz unterschiedliche Parameter berücksichtigt und in eine entsprechend schnel le Steuerung und Regelung umgesetzt werden. Der Betrieb des Filters kann daher auch in vielfacher Hinsicht opti miert werden. Diese Anpassungsfähigkeit sei an einem Beispiel in Fig. 2 erläutert, kann aber je nach Anwen dungsfall auch ganz anders realisiert werden.For the operation of the filter, very different parameters can be taken into account and implemented in a correspondingly fast control and regulation. The operation of the filter can therefore be optimized in many ways. This adaptability is explained using an example in FIG. 2, but can also be implemented quite differently depending on the application.

So können als Eingangssignale der Fremdstoff-Rohgasge halt (Gehalt des einströmenden Mediums an Fremdstoffen) und/oder Fremdstoff-Reingasgehalt (Fremdstoffgehalt des ausströmenden Mediums) verwendet werden. Speisespannung und/oder Speisestrom des Filters sind optimierbar, ins besondere 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 Schwan kung der Spannung zwischen einem oberen und unteren Grenz wert, vorgegeben und optimiert werden.The raw material gas can be used as input signals halt (content of foreign matter in the inflowing medium) and / or impurity gas content (impurity content of the escaping medium) can be used. Supply voltage and / or feed current of the filter can be optimized they can be special according to a given voltage / Current characteristic curve can be controlled. This characteristic can depending on the foreign substance raw gas content, d. H. from Load state of the filter. Besides, can the control very quickly to any voltage drop and react to the start and end of a tapping process and it can also the ripple of the voltage, i. H. the swan voltage between an upper and lower limit value, specified and optimized.

In dieser Fig. 2 ist schematisch die steuerbare Gleich richteranordnung als steuerbare Drehstrom-Gleichrichter brücke DR dargestellt, die bereits die nötigen Mittel enthält, um den Zwischenkreisstrom I (Meßglied MI) eines Zwischenkreisumrichters zu verändern und somit die Ampli tude des hochfrequenten Steller-Ausgangsstromes mit einem bestimmten Regelverhalten zu regeln.In this Fig. 2, the controllable rectifier arrangement as a controllable three-phase rectifier bridge DR is shown schematically, which already contains the necessary means to change the intermediate circuit current I (measuring element MI ) of an intermediate circuit converter and thus the amplitude of the high-frequency actuator output current to regulate a certain control behavior.

Der Zwischenkreis enthält eine Zwischenkreisdrossel ZI, die auf die Gliederung des Zwischenkreisstromes ausge legt ist und gegebenenfalls durch einen Zwischenkreis kondensator ergänzt wird.The intermediate circuit contains an intermediate circuit choke ZI , which is laid out on the structure of the intermediate circuit current and is optionally supplemented by an intermediate circuit capacitor.

Der nachgeschaltete Wechselrichter AR erzeugt den hoch frequenten Wechselstrom. Der hierzu geeignete, in Fig. 2 gezeigte Wechselrichter ist als Wechselrichter mit "Phasenfolgelöschung" bekannt. Es genügt eine zweipha sige Brücke, obwohl im Prinzip auch drei- und mehrpha sige Brücken möglich und gegebenfalls auch vorteil haft sein können, um nach Hochtransformieren und Gleich richten einen möglichst lückenlosen Gleichstrom zu er halten.The downstream inverter AR generates the high-frequency alternating current. The suitable inverter shown in FIG. 2 is known as an inverter with "phase sequence deletion". A two-phase bridge is sufficient, although in principle three-phase and multi-phase bridges can also be possible and, if necessary, also advantageous, in order to maintain the most complete direct current possible after step-up and rectification.

In der normalen Phasenfolge zünden die Ventile TH 1 und TH 4 und die Ventile TH 2 und TH 3 jeweils gleichzeitig und löschen unter Umladen der Kommutierungskondensatoren K 1 und K 2 die zuvor gezündeten Ventile. In the normal phase sequence, the valves TH 1 and TH 4 and the valves TH 2 and TH 3 each fire simultaneously and extinguish the previously ignited valves by reloading the commutation capacitors K 1 and K 2 .

Als Mittel zur Querzündung ist der Querthyristor TQ vor gesehen. Bei einer derartigen Querzündung fließt der vorgegebene Zwischenkreisstrom weiterhin über die Dros sel Z 1, wird aber über den Freilaufpfad TQ an der Primär wicklung WP vorbei geleitet, die daher bei jeder Phasen lage 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 Querzün dungen 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 verkür zen. Der eingeprägte Zwichenkreisstrom selbst wird durch diese Schaltvorgänge praktisch nicht beeinflußt.The querthyristor TQ is seen as a means of cross-ignition. In such a cross-ignition, the specified intermediate circuit current continues to flow through the Dros sel Z 1 , but is passed via the freewheeling path TQ to the primary winding WP , which therefore quickly de-excites the inverter in every phase and after blocking any number of converter clock pulses again the full DC link current can be excited. After a breakdown, the required separation voltage can be quickly built up again. Such Querzün extensions can also be done in other bridge circuits by ignition in-line valves. They can also be provided to shorten the current carrying time of the valves fired in the normal clock sequence compared to a half period of the inverter output current. The impressed intermediate circuit current itself is practically not affected by these switching operations.

In der Steuerung PR wird derArbeitspunkt der Stromver sorgung 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 Gleichrich teranordnung ansteuert. Der Sollwert I* kann dabei ins besondere nach einer im Sollwertgeber SS abgespeicherten Strom/Spannungs-Kennlinie ermittelt werden, dem von ei nem Stromsteuer-Programmteil PS der Wert für die optimale Spannung U* vorgegeben wird. Dabei kann U* z. B. in Ab hängigkeit vom Fremdstoff-Restgehalt, der an einer Rauch gassonde RG gemessen ist, periodisch verändert werden, um die erwähnte Welligkeit der Filter-Speisespannung zu er zeugen. Das optimale Grundniveau für U* kann dabei von einer Rauchgassonde EG in Abhängigkeit vom Fremdstoff- Rohgasgehalt festgelegt werden oder im Rahmen eines iter ativen Suchverfahrens so verändert werden, daß einerseits ein hoher Abscheidegrad, andererseits eine geringe Häufigkeit von Durchschlägen und Spannungseinbrüchen am Meßglied MU auftreten.In the control PR , the operating point of the power supply is determined in that a setpoint generator SS specifies a setpoint I * for the intermediate circuit current or the amplitude of the alternating output current, the system deviation of which, via a current regulator SR, sets the control rate SDR for the controlling means of the controllable rectifier arrangement controls. The setpoint I * can in particular be determined on the basis of a current / voltage characteristic curve stored in the setpoint generator SS , to which the value for the optimum voltage U * is specified by a current control program part PS . U * z. B. In dependence on the foreign matter residual content, which is measured on a smoke gas probe RG , periodically changed to testify to the mentioned ripple of the filter supply voltage. The optimal basic level for U * can be determined by a flue gas probe EG depending on the impurity content of the raw gas or can be changed in an iterative search procedure so that on the one hand a high degree of separation, on the other hand a low frequency of breakdowns and voltage dips occur on the measuring element MU .

Allgemein ist eine Begrenzung der Spannung auf den vor gegebenen Wert U* vorteilhaft. Hierzu wird einem Begren zungsregler BR, der auf eine den Stromsollwert begrenz zende Begrenzungsschaltung BG arbeitet, die Soll/Istwert- Differenz der Speisespannung U ausgeschaltet. Um z. B. nach einem Durchbruch die Speisespannung nach einem vor gegebenen Kurvenverlauf hochfahren zu können, ist am Sollwerteingang des Begrenzungsreglers PR ein Hochlauf geber 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 PI können entsprechend der jeweils zum Abscheiden vorgesehenen Technologien weitere Ist- und Sollwert-Zu sammenhänge 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 Wechsel stromes zu ermöglichen. Entsprechend dem jeweils vorge gebenen Arbeitspunkt auf der Filterkennlinie ermöglicht der Spannungsbegrenzungsregler BR einen stabilen Betrieb der Stromversorgung bis in die Nähe des Durchschlagpunk tes, wodurch die Durchschlaghäufigkeit vermindert und die Filterstandzeit erhöht wird.In general, limiting the voltage to the given value U * is advantageous. For this purpose, a limitation controller BR , which operates on a limiting circuit BG that limits the current setpoint, switches off the setpoint / actual value difference of the supply voltage U. To z. B. after a breakdown to be able to ramp up the supply voltage after a given curve, a ramp generator HG is provided at the setpoint input of the limit controller PR , the final value (e.g. depending on the frequency of the voltage breakdowns detected on the voltage measuring element MU ) from a pulse program part PI can be changed. In the two program parts PS and PI , further actual and setpoint relationships can be processed in accordance with the technologies provided for separation in order to control the ramp generator HG and / or the setpoint generator SS for every possible operating state, for. B. even in a knocking process (removal of the separated foreign matter) to allow optimal intervention in the control of the alternating current. According to the given operating point on the filter characteristic curve, the voltage limiting regulator BR enables stable operation of the power supply up to the vicinity of the breakdown point, thereby reducing the breakdown frequency and increasing the filter service life.

Der Impulsprogrammteil PI hat ferner die Aufgabe, die Wechselstrom-Ausgangsfrequenz und somit die Hochfrequenz des Wechselrichters AR durch ein entsprechendes betriebs abhängiges Steuersignal für den Wechselrichtersteuersatz WSt vorzugeben. Er erzeugt auch das Schaltsignal für den Freilaufpfad (Ventil TQ) und das vorübergehende Still setzen 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.The pulse program part PI also has the task of specifying the AC output frequency and thus the high frequency of the inverter AR by means of a corresponding operationally dependent control signal for the inverter tax rate WSt . It also generates the switching signal for the freewheeling path (valve TQ) and the temporary shutdown and restart of the inverter after a breakdown. In addition, the DC current drawn from the high-voltage rectifier GRH can be interrupted by periodic blocking ("packet formation") and thus a voltage ripple on the filter can also be forced.

Durch diese Steuerung der Grund-Gleichspannung des Fil ters wird die Anwendung zusätzlicher, isolierter Hoch spannungsimpulse weitgehend überflüssig. Der in Fig. 2 dargestellte Koppelkondensator KK erleichtert jedoch auch das zusätzliche Aufschalten derartiger Impulse, die an den entsprechenden Eingangsklemmen HFI des Fil ters angelegt werden können.By controlling the basic DC voltage of the filter, the use of additional, isolated high-voltage pulses is largely superfluous. The coupling capacitor KK shown in FIG. 2 also facilitates the additional connection of such pulses, which can be applied to the corresponding input terminals HFI of the filter.

Die verwendete Hochfrequenz des Wechselstromes ermög licht erhebliche Einsparungen am Transformator. Ähnliche Einsparungen ergeben sich auch für die Zwischenkreis drossel, wenn als steuerbare Gleichrichteranordnung die Schaltung nach Fig. 3 verwendet wird.The high frequency of the alternating current used enables considerable savings to be made on the transformer. Similar savings also result for the intermediate circuit choke if the circuit according to FIG. 3 is used as the controllable rectifier arrangement.

Demnach wird zur Steuerung des eingeprägten Gleichstroms I ein Gleichstromsteller mit einem Stellerventil ST und einer Freilaufdiode FD verwendet, wobei durch eine Stel lerfrequenz im kHz-Bereich (z. B. 5 kHz) die Größe der Drossel FD herabgesetzt wird. Der Zwischenkreis entkop pelt das Netz N von Rückwirkungen des Wechselrichters AD.Accordingly, a DC chopper with a control valve ST and a freewheeling diode FD is used to control the impressed DC current I, the size of the choke FD being reduced by a seter frequency in the kHz range (for example 5 kHz). The intermediate circuit decouples the network N from repercussions of the inverter AD .

Die Eingangsspannung des Gleichstrom-Stellers wird vor teilhaft von einer ungesteuerten Drehstrom-Gleichrichter brücke geliefert, die somit eine symmetrische, praktisch blindstromfreie Last für das Netz N darstellt.The input voltage of the DC controller is partially supplied by an uncontrolled three-phase rectifier bridge, which thus represents a symmetrical, practically no reactive current load for the network N.

Claims

1. A method for operating an electrostatic filter, wherein an alternating current converted by means of an electronic actuator is transformed up and rectified via a bridge inverter to generate a basic direct voltage for the filter, which may be superimposed with high-voltage pulses, characterized in that the alternating current has a converter frequency is generated with a few kHz.

2. The method according to claim 1, characterized characterized that the redirected Alternating current is generated by the frequency converter frequency a direct current taken from an intermediate circuit with alternating sign on the alternating current gears of the converter is switched and that the Zwi circuit from a controllable rectifier arrangement is fed with a controllable intermediate circuit current, which is practically un in a period of the converter frequency depending on the connection to the AC off gears is.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized that in the event of a rollover in the cutter the alternating current with blocking the converter frequency switched off and after one on the entioni short pause by approval the inverter frequency is switched on again.

4. The method according to claim 3, characterized characterized that the shutdown and Reactivation of the current regardless of the open a rollover occurs after several periods of the converter cycle.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized characterized that the alternating current amplitude after switching off the converter frequency after a predetermined run-up function for the change selstromamplitude or the basic DC voltage again is started up.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized by a given Control program for controlling the conversion during a tapping process and / or in the event of undervoltage on Filter.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the Basic DC voltage by changing the AC current amplitude impressed a predetermined ripple becomes.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the Converter frequency is changed depending on the operation.

9. The method according to claim 8, characterized characterized that the converter fre frequency depending on the load condition or the foreign substance content of the medium flowing into the filter will change.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that by controlling the alternating current the middle level and / or the ripple of the basic DC voltage in Ab depending on the foreign matter content of the filter flowing medium is controlled.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the Amplitude of the alternating current ge by a control variable is controlled according to a given current span characteristic curve from a setpoint for the optimum Filter voltage is determined.