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单片机控制的静电除尘电源调压系统

维库电子市场网?? 2010年10月28日 ?? 收藏0

  1. 引言

  静电除尘器有除尘效率高、运行和维修费用相对低廉等特点,在减少排放到大气中有害粉尘方面起着十分重要的作用,是当前使用较为广泛的一种环保设备。静电除尘器是利用高压静电吸附带电离子的原理进行除尘。一般来说,静电极板电压越高,对带电离子的吸附能力就越强,除尘效率越高。但电压越高,电场内会出现频繁的火花闪烁,甚至产生电弧,放电过程难以控制,除尘效率明显降低,这种情况应该避免。如果能够控制极板电压长时间维持在临界放电状态,就可以获得最佳的除尘效果并有效节约电力资源。实验证明,基于单片机 80C196KC的静电除尘电源三相交流调压控制系统能够很好实现这一功能。

  2. 静电除尘电源主电路及交流调压结构

  2.1 电源主电路

  主电路电路如图 1所示,380V的三相工频交流电输入后,经过由三组反并联可控硅组成的三相调压电路进行调压,然后经三相高压硅整流变压器升压和整流,得到直流高压输出,硅整流变压器负高压输出经阻尼电阻供给静电除尘反应器。

主电路电路

  由于电源采用三相工频平衡供电,三相晶闸管同步移相调压,与常规单相硅整流电源相比具有如下特点:

  (1) 电网平衡供电,三相对称,功率因素近 100%;

  (2) 由于采用三相星形输入接线方式,单相输入电流仅为同等功率输出单相电源的五分之一。

  2.2 三相交流调压电路原理

  采用相位控制方式的交流电力控制电路称为交流调压电路,交流调压电路拓扑结构有很多种,本文中提到的三相交流调压主电路,是将两个晶闸管反并联后串接在每相交流电源与负载之间,如图1,在电源的每半个周期内触发一次晶闸管,使之导通。与相控整流电流电路一样,通过控制晶闸管开通时候所对应的相位,可以方便地调节输出电压的有效值,从而达到交流调压的目的。

  3. 基于 80C196KC的三相交流调压控制系统

  单片机控制模块硬件电路以微处理器为控制中心,兼有控制与监视的功能。通过输入接口接收各种采样、检测信号,再由软件程序进行计算处理后,经输出接口发出相应的控制信号,去协调、控制各部分电路的操作,达到其智能化控制的目的。本文中监控模块的控制电路采用了以 80C196KC单片机为主控的微机监控系统。它主要由主控电路、 CA6100控制信号输出电路、测量与信号采集电路、A/D转换隔离电路、 LCD液晶显示模块、LCD液晶显示模块、键盘接口电路、报警装置等部分组成,单片机控制模块见图 2所示。

单片机控制模块

  单片机采用 80C196CPU芯片,通过采集电路,电源主电路电压、电流信号转换为单片机可以识别的电压信号传送到 A/D转换通道,转换并和给定阈值进行比较,如发现过压或过流,则给出禁止信号 I,通过光耦隔离后控制 CA6100通用触发板,封锁触发脉冲。通过片内软件定时器,由高速输出口(HSO)产生一频率为 2HZ的方波信号作为电流、电压给定计数器的输入脉冲。利用 80C196的 PWM口,经过光耦输出可控的脉宽调制波,再经过平滑滤波器转化为 0~5V直流控制电压,直接控制 CA6100通用触发板,能够使输出脉冲移相范围在 5°~175°之间可调。

  3.1 主控电路设计

  80C196KC单片机有着丰富的内部资源,主控电路以单片机芯片为核心,扩展了一片外部数据存储器 6264,一片外部程序存储器 2764,一片外部功能扩展芯片 8155,辅以地址锁存器 74LS373,地址译码器 74LS138,复位电路,晶振电路,A/D转换隔离电路等。

  3.2 晶闸管触发电路设计

  三相交流调压是通过调节反并联晶闸管的导通角,来实现对电源输出电压的有效控制的,因此晶闸管能否稳定可靠地触发,是至关重要的。本控制系统采用 CA6100晶闸管通用触发板,其基本原理如图 3所示。

基本原理

  CA6100通用可控硅触发板是以 40芯 CMOS大规模集成电路(专用芯片)为核心,利用锁相环技术( PLL)和多芯片合成技术( MCM),通过压控振荡器( VCO)锁定的三相同步信号间的逻辑关系设计出的一种晶闸管触发系统。0~5V的直流输入电压,可以控制输出脉冲的移相范围从 5°~175°连续线性可调,且晶闸管触发脉冲幅值可达到 15V/2A,能够满足静电除尘电源对晶闸管触发脉冲的要求。


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