基于DSP的靜電除塵用三相電源的研制

　　摘要：采用數字信號處理器(DSP)作為控制核心，結合靜電除塵場(chǎng)合高壓電源的特點(diǎn)，介紹了以晶閘管作為執行部件的三相電源的控制策略及其實(shí)現，在三相電源實(shí)驗樣機的基礎上，得出了實(shí)驗波形。與常規的單片機控制相比，以DSP作為控制核心的靜電除塵用三相電源對于火花處理更迅速，控制和采樣部分硬件電路更簡(jiǎn)單。

　　關(guān)鍵詞：三相交流調壓;DSP;控制策略

　　引言

　　國際、國內目前使用的電除塵器供電電源裝置主要是以可控硅移相調壓控制的高壓硅整流(T/R)設備(簡(jiǎn)稱(chēng)常規電源)為主，按照供電方式不同，分為單相電源和三相電源。由于單相電源僅由電網(wǎng)一相供電，所以存在嚴重的三相用電不平衡，功率因素低，初級電網(wǎng)損耗大，不利于節能，而三相電源則在這方面有很大的優(yōu)勢，稱(chēng)得上綠色環(huán)保產(chǎn)品。

　　三相電源較單相電源有如下優(yōu)點(diǎn)：供電三相平衡，電源利用率高; 對電網(wǎng)污染減少，提高有功功率,減少無(wú)功功率，功率因數接近90%;單相電源的峰值電壓比平均電壓高25%，而三相電源的峰值電壓與平均電壓接近(5%)，這樣提高了電場(chǎng)的平均電壓電流，提高了除塵效率。

　　靜電除塵用三相電源系統結構

　　圖1中為靜電除塵用三相電源主電路結構，可以看出，其主電路拓撲結構為三相交流調壓電路。為了下文分析方便，負載選用電阻R1～R3。

　　圖2中為三相電源結構框圖。整個(gè)系統以DSP為控制核心，電網(wǎng)三相輸入電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)同步檢測電路后輸出同相位的三相同步波形，主電路晶閘管的六路觸發(fā)脈沖就是DSP通過(guò)該同步波形過(guò)零點(diǎn)的判斷產(chǎn)生的。ESP是靜電除塵器本體，一般采用負高壓供電。

　　三相交流調壓工作原理

　　由圖1可以看出三相電源主電路一共用到了6個(gè)晶閘管T1～T6，T1和T4、T3和T6、T2和T5分別是反并聯(lián)結構，觸發(fā)信號相差180°。這6個(gè)晶閘管按照觸發(fā)順序1→2→3→4→5→6→1觸發(fā)信號依次相差60°。由于任何時(shí)候必須有兩個(gè)相的晶閘管同時(shí)導通才能形成回路，所以采用寬于60°的寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)。這里用各相同步信號的“過(guò)零點(diǎn)”做為控制角計算的基準點(diǎn)。三相電源的實(shí)際負載是阻感性負載，由于電感的續流特性，它的波形分析比較復雜。本文采用阻性負載來(lái)分析其波形，下面對負載側(假設變壓器一次側為純阻性)的電壓波形進(jìn)行分析(α為控制相角)。

　　(1)0°α<60°時(shí)，電路處于三個(gè)晶閘管和兩個(gè)晶閘管導通的狀態(tài)，導通角為180°-α。

　　(2)60°α<90°時(shí)，電路處于兩個(gè)晶閘管導通的狀態(tài)，導通角為120°。例如：當T1和T2導通，當A相正半波從正向負過(guò)零點(diǎn)時(shí)，Uac>0。此時(shí)T1由于仍承受正電壓不會(huì )關(guān)斷，只有當T3導通后T1才會(huì )承受反向電壓關(guān)斷。

　　(3)90°α<150°時(shí)，電路處兩個(gè)晶閘管導通或無(wú)晶閘管導通的狀態(tài)。例如：T6在電壓由負變正后才關(guān)斷，這是因為Uac>0，T1、T6承受正向壓降仍處于導通狀態(tài)，只有等到Uac=0后T6才受反壓關(guān)斷。每個(gè)晶閘管的導通角分為相隔的兩個(gè)部分，分別為150°-α，所以每個(gè)晶閘管導通角合為300°-2α。

　　(4)150°α時(shí)，電路處于一個(gè)晶閘管導通或者無(wú)晶閘管導通狀態(tài)，所以阻性負載時(shí)的移相范圍是0°α<150°。