基于DSP的靜電除塵三相電源調壓系統研制

摘要：研制了一種基于DSP的靜電除塵電源調壓控制系統。該控制系統以TMS320F2812為控制核心，能夠自動(dòng)跟蹤電場(chǎng)的變化，有效調節中間環(huán)節交流電壓。實(shí)驗結果表明，該控制系統能夠較好地控制靜電除塵電源，大幅度提高除塵效率。

　　0 引 言

　　靜電除塵器是利用高壓電場(chǎng)將氣體中的粉塵粒子分離出來(lái)的一種除塵設備，在消除大氣中的有害粉塵等方面起著(zhù)十分重要的作用，是冶金、電力和化工等行業(yè)回收有用資源、凈化煙氣、保護環(huán)境的重要設備。為了獲得較高的除塵效率，要求靜電除塵電源能夠根據除塵器工況的變化，自動(dòng)調節輸出電壓和電流，使靜電除塵器在較高的電壓和電流狀態(tài)下運行。另外，靜電除塵器一旦發(fā)生故障，需要靜電除塵電源能夠提供必要的保護，對閃絡(luò )、過(guò)流等信號能快速鑒別和做出反應。實(shí)驗證明，基于TMS320F2812的靜電除塵電源調壓控制系統能很好實(shí)現這些功能。

　　1 靜電除塵三相電源主電路

　　1.1 電源主電路

　　三相電源主電路如圖1所示，三相交流380V 市電經(jīng)斷路器主觸點(diǎn)，送到三相晶閘管調壓電路，通過(guò)控制晶閘管的導通角調節輸出電壓后，送至三相高壓硅整流變壓器初級，在整流變壓器的次級側經(jīng)升壓、整流后輸出直流負高壓，經(jīng)阻尼電阻供給靜電除塵反應器。

　　與常規單相靜電除塵電源相比，三相電源具有如下特點(diǎn)：

　　(1)電網(wǎng)平衡供電，三相對稱(chēng)，功率因數接近100%；(2)由于采用三相星形輸入接線(xiàn)方式，在同等功率輸出條件下，減少了初級電流和缺相損耗；(3)極大地改善了輸出電壓、電流的線(xiàn)性度，滿(mǎn)載輸出的紋波系數小于5%，有效地提高了除塵反應器的注入電暈功率。

圖1 三相電源主電路原理圖

　　1.2 三相交流調壓電路原理

　　交流調壓電路是指采用相位控制方式的交流電力控制電路。交流調壓電路的拓撲結構有很多種，本文采用的是將兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串接在每相交流電源與負載之間。與相控整流電路一樣，通過(guò)控制晶閘管開(kāi)通時(shí)所對應的相位，在電源的每半個(gè)周期內觸發(fā)一次晶閘管，可以方便地調節輸出電壓的有效值，從而達到交流調壓的目的。

　　2 靜電除塵三相電源調壓控制系統

　　2.1 控制系統的總體結構

　　控制系統結構框圖如圖2所示，該控制系統以TMS320F2812為核心，主要包括電壓同步信號檢測電路、模擬量采樣電路、開(kāi)關(guān)量隔離電路、火*檢測電路、SCR觸發(fā)電路、串行通訊電路等。

圖2 控制系統結構框圖

　　現場(chǎng)采集到的模擬量(一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流等)，經(jīng)模擬信號調理電路，送入DSP的ADC單元，由DSP定時(shí)采樣并完成A/D轉換，DSP將A/D轉換后的數據與設定參數進(jìn)行比較，計算出晶閘管的導通角。DSP在捕捉到相電壓的過(guò)零信號后，輸出雙窄脈沖，觸發(fā)晶閘管，使晶閘管輸出移相范圍在5～90°可調，完成電源主電路三相交流調壓部分的調節，進(jìn)而實(shí)現靜電除塵三相電源的電壓閉環(huán)控制。

　　2.2 控制系統硬件電路設計

　　2.2.1 電壓同步信號檢測電路

　　電壓同步信號檢測電路，是為了給晶閘管提供觸發(fā)脈沖的基準，由于三相晶閘管調壓電路的自然換相點(diǎn)(即α=0°)是輸入相電壓的零相位(即ωt=0)，因此按圖3(b)方式連接同步變壓器，獲得對應的同步變壓器原副邊電壓矢量關(guān)系如圖3(c)所示。由圖3(c)可見(jiàn)，三相交流調壓電路中T1～T6管的同步信號分別為：Uac、Ubc、Uba、Uca、Ucb、Uab。

圖3 三相交流調壓電路的同步關(guān)系