基于DSP的靜電除塵用三相電源的研制

　　摘要：采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為控制核心，結(jié)合靜電除塵場合高壓電源的特點(diǎn)，介紹了以晶閘管作為執(zhí)行部件的三相電源的控制策略及其實(shí)現(xiàn)，在三相電源實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的基礎(chǔ)上，得出了實(shí)驗(yàn)波形。與常規(guī)的單片機(jī)控制相比，以DSP作為控制核心的靜電除塵用三相電源對(duì)于火花處理更迅速，控制和采樣部分硬件電路更簡單。

　　關(guān)鍵詞：三相交流調(diào)壓;DSP;控制策略

　　引言

　　國際、國內(nèi)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(diào)壓控制的高壓硅整流(T/R)設(shè)備(簡稱常規(guī)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(yán)重的三相用電不平衡，功率因素低，初級(jí)電網(wǎng)損耗大，不利于節(jié)能，而三相電源則在這方面有很大的優(yōu)勢，稱得上綠色環(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(duì)電網(wǎng)污染減少，提高有功功率,減少無功功率，功率因數(shù)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　圖1中為靜電除塵用三相電源主電路結(jié)構(gòu)，可以看出，其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為三相交流調(diào)壓電路。為了下文分析方便，負(fù)載選用電阻R1～R3。

　　圖2中為三相電源結(jié)構(gòu)框圖。整個(gè)系統(tǒng)以DSP為控制核心，電網(wǎng)三相輸入電壓經(jīng)過一個(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通過該同步波形過零點(diǎn)的判斷產(chǎn)生的。ESP是靜電除塵器本體，一般采用負(fù)高壓供電。

　　三相交流調(diào)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(jié)構(gòu)，觸發(fā)信號(hào)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(hào)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(dǎo)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(hào)的“過零點(diǎn)”做為控制角計(jì)算的基準(zhǔn)點(diǎn)。三相電源的實(shí)際負(fù)載是阻感性負(fù)載，由于電感的續(xù)流特性，它的波形分析比較復(fù)雜。本文采用阻性負(fù)載來分析其波形，下面對(duì)負(fù)載側(cè)(假設(shè)變壓器一次側(cè)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(dǎo)通的狀態(tài)，導(dǎo)通角為180°-α。

　　(2)60°α<90°時(shí)，電路處于兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通的狀態(tài)，導(dǎo)通角為120°。例如：當(dāng)T1和T2導(dǎo)通，當(dāng)A相正半波從正向負(fù)過零點(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(dāng)T3導(dǎo)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(dǎo)通或無晶閘管導(dǎo)通的狀態(tài)。例如：T6在電壓由負(fù)變正后才關(guān)斷，這是因?yàn)閁ac>0，T1、T6承受正向壓降仍處于導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)通角合為300°-2α。

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