基于單片機(jī)控制的靜電除塵電源調(diào)壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 引言
靜電除塵器有除塵效率高、運(yùn)行和維修費(fèi)用相對(duì)低廉等特點(diǎn)，在減少排放到大氣中有害粉塵方面起著十分重要的作用，是當(dāng)前使用較為廣泛的一種環(huán)保設(shè)備。靜電除塵器是利用高壓靜電吸附帶電離子的原理進(jìn)行除塵。一般來(lái)說(shuō)，靜電極板電壓越高，對(duì)帶電離子的吸附能力就越強(qiáng)，除塵效率越高。但電壓越高，電場(chǎng)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)頻繁的火花閃爍，甚至產(chǎn)生電弧，放電過(guò)程難以控制，除塵效率明顯降低，這種情況應(yīng)該避免。如果能夠控制極板電壓長(zhǎng)時(shí)間維持在臨界放電狀態(tài)，就可以獲得最佳的除塵效果并有效節(jié)約電力資源[1]。實(shí)驗(yàn)證明，基于單片機(jī)80C196KC 的靜電除塵電源三相交流調(diào)壓控制系統(tǒng)能夠很好實(shí)現(xiàn)這一功能。
2. 靜電除塵電源主電路及交流調(diào)壓結(jié)構(gòu)
2.1 電源主電路圖

主電路電路如圖1 所示，380V 的三相工頻交流電輸入后，經(jīng)過(guò)由三組反并聯(lián)可控硅組成的三相調(diào)壓電路進(jìn)行調(diào)壓，然后經(jīng)三相高壓硅整流變壓器升壓和整流，得到直流高壓輸出,硅整流變壓器負(fù)高壓輸出經(jīng)阻尼電阻供給靜電除塵反應(yīng)器。由于電源采用三相工頻平衡供電，三相晶閘管同步移相調(diào)壓，與常規(guī)單相硅整流電源相
比具有如下特點(diǎn)：
(1) 電網(wǎng)平衡供電，三相對(duì)稱(chēng)，功率因素近100%；
(2) 由于采用三相星形輸入接線方式，單相輸入電流僅為同等功率輸出單相電源的五分之一。
2.2 三相交流調(diào)壓電路原理
采用相位控制方式的交流電力控制電路稱(chēng)為交流調(diào)壓電路，交流調(diào)壓電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多種，本文中提到的三相交流調(diào)壓主電路，是將兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串接在每相交流電源與負(fù)載之間，如圖1，在電源的每半個(gè)周期內(nèi)觸發(fā)一次晶閘管，使之導(dǎo)通。與相控整流電流電路一樣，通過(guò)控制晶閘管開(kāi)通時(shí)候所對(duì)應(yīng)的相位，可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值，從而達(dá)到交流調(diào)壓的目的。

3. 基于80C196KC 的三相交流調(diào)壓控制系統(tǒng)
單片機(jī)控制模塊硬件電路以微處理器為控制中心，兼有控制與監(jiān)視的功能。通過(guò)輸入接口接收各種采樣、檢測(cè)信號(hào)，再由軟件程序進(jìn)行計(jì)算處理后，經(jīng)輸出接口發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，去協(xié)調(diào)、控制各部分電路的操作，達(dá)到其智能化控制的目的。本文中監(jiān)控模塊的控制電路采用了以80C196KC 單片機(jī)為主控的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。它主要由主控電路、CA6100 控制信號(hào)輸出電路、測(cè)量與信號(hào)采集電路、A/D 轉(zhuǎn)換隔離電路、LCD 液晶顯示模塊、LCD 液晶顯示模塊、鍵盤(pán)接口電路、報(bào)警裝置等部分組成，單片機(jī)控制模塊見(jiàn)圖2 所示。

單片機(jī)采用 80C196CPU 芯片，通過(guò)采集電路，電源主電路電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以識(shí)別的電壓信號(hào)傳送到A/D 轉(zhuǎn)換通道，轉(zhuǎn)換并和給定閾值進(jìn)行比較，如發(fā)現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)流，則給出禁止信號(hào)I，通過(guò)光耦隔離后控制CA6100 通用觸發(fā)板，封鎖觸發(fā)脈沖。通過(guò)片內(nèi)軟件定時(shí)器，由高速輸出口（HSO）產(chǎn)生一頻率為2HZ 的方波信號(hào)作為電流、電壓給定計(jì)數(shù)器的輸入脈沖。利用80C196 的PWM 口，經(jīng)過(guò)光耦輸出可控的脈寬調(diào)制波，再經(jīng)過(guò)平滑濾波器轉(zhuǎn)化為0～5V 直流控制電壓，直接控制CA6100 通用觸發(fā)板，能夠使輸出脈沖移相范圍在5°～175°之間可調(diào)。