專利名稱：一種用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓整流電源控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說屬于一種用于電除塵的 高壓整流電源控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
自18世紀(jì)中期后，人類進(jìn)入工業(yè)文明時(shí)代，煤炭就成了主要能源物質(zhì)。煤炭的燃 燒不僅產(chǎn)生大量的碳氮硫的氧化物，也向空氣中排放大量的粉塵。粉塵對(duì)環(huán)境及人類的健 康有極大的危害。伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，意味著人們將越來越多的礦物資源轉(zhuǎn)化為工業(yè) 原材料和產(chǎn)品，以煤作燃料的工廠、電站，每天排出的煙氣帶走大量的煤粉，不僅浪費(fèi)燃料， 同時(shí)也將越來越多的廢棄物拋向大自然。從工廠的煙囪中冒出的滾滾濃煙中就含有大量顆 粒狀粉塵，它們嚴(yán)重污染了環(huán)境，影響到作物的生長和人類的健康。因此，人們就如何減少 空氣中粉塵含量進(jìn)行了大量的研究。1824年，第一次演示了靜電除塵的實(shí)驗(yàn)；1907年在靜 電收集硫酸霧上的成功，導(dǎo)致其在工業(yè)煙塵污染源中的除塵應(yīng)用。當(dāng)?shù)谝慌_(tái)靜電除塵器在 Det reit Edison公司出現(xiàn)之后，標(biāo)志著靜電除塵技術(shù)從實(shí)驗(yàn)科學(xué)階段邁向了實(shí)際應(yīng)用的 成熟階段。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大氣污染已經(jīng)嚴(yán)重影響到生態(tài)環(huán)境和人們的身體健康，因 此煙氣的凈化越來越受到人們的關(guān)注。采用除塵技術(shù)以后，從煙囪的排放物中，再也看不到濃黑的煙霧了。靜電除塵是被 人們公認(rèn)的、成熟的、高效可靠的除塵技術(shù)。工業(yè)常用的除塵器是把許多這樣圓筒裝置的并 列起來，組成“蜂窩”狀，以提高除塵效率。每個(gè)圓筒的中心軸線都懸置了一根與圓筒絕緣的 導(dǎo)線，稱之為電暈線；金屬圓筒，我們稱它為集電極。直流高壓電源的正極接在金屬圓筒上， 負(fù)極接在電暈線上。其原理是當(dāng)電源接通以后，集電極與電暈線之間就建立了一非均勻電 場，電暈線附近電場最大。通過調(diào)節(jié)電源的電壓可改變電暈線周圍的電場強(qiáng)度。當(dāng)空氣中 的電場強(qiáng)度大于其擊穿電場臨界值(3X106V/m)時(shí)，空氣就會(huì)被擊穿進(jìn)而發(fā)生電離，形成 大量的正、負(fù)離子。負(fù)離子隨電場向正極飄移，在飄移的過程中與塵埃中的中性粉塵顆粒發(fā) 生碰撞，這些粉塵顆粒吸附電子以后使原本中性的塵埃帶上了負(fù)電。在電場的作用下，這些 所有帶負(fù)電的塵埃顆粒均被吸附在集電極上。當(dāng)塵埃積聚到一定程度時(shí)，通過振動(dòng)裝置， 塵埃顆粒就落入回收灰斗中。若將除塵器安裝在煙 下部，含有煙塵的氣體從這“蜂窩”的 一端進(jìn)入，出去時(shí)就留下所帶的煙塵，變成了清潔的氣體。目前國內(nèi)燃煤電廠、鋼廠、水泥廠等廣泛使用電除塵用高壓整流電源控制設(shè)備，控 制設(shè)備的控制原理基本相同；都是由單片機(jī)進(jìn)行采樣、計(jì)算、判斷然后輸出觸發(fā)信號(hào)控制可 控硅，調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角度以輸出不同的交流電壓；再經(jīng)過升壓整流變壓器升壓、整流； 最終輸出高壓脈動(dòng)直流電壓供給除塵器，用以產(chǎn)生電暈放電，以及收塵電場。由于電除塵用高壓整流電源控制設(shè)備通常運(yùn)行在電廠、鋼廠、水泥廠等，所以經(jīng)常 會(huì)有大型的高壓風(fēng)機(jī)、大功率變頻設(shè)備、煤磨、大型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等，這些電氣設(shè)備會(huì)對(duì)電 網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。電除塵用高壓整流電源控制設(shè)備由于工作在一種相對(duì)惡劣、干擾強(qiáng)烈 的環(huán)境下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)受干擾死機(jī)、失控、誤報(bào)警等情況；同時(shí)電除塵用高壓整流電源控制
3設(shè)備的電源往往是伴隨著嚴(yán)重的干擾、諧波、畸變的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決以上技術(shù)問題，公開了一種用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備。本發(fā)明的一種用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備包括主控單元和觸發(fā)單元；所 述主控單元包括控制電源、隔離變壓器、整流變壓器、主控CPU、采樣CPU、信號(hào)隔離裝置、A/ D轉(zhuǎn)換器、I/O設(shè)備、采樣單元、外部電源；其中所述隔離變壓器在控制電源與外部電源之 間；所述主控CPU與采樣CPU之間并行通訊；所述主控CPU通過信號(hào)隔離裝置與I/O設(shè)備相 連，I/O設(shè)備與觸發(fā)單元相連；所述主控CPU通過信號(hào)隔離裝置與A/D轉(zhuǎn)換器的一端相連， A/D轉(zhuǎn)換器的另一端與采樣單元相連；所述采樣CPU通過信號(hào)隔離裝置與A/D轉(zhuǎn)換器的一 端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的另一端與采樣單元相連；所述觸發(fā)單元包括可控硅、啟動(dòng)/停止按鈕。 所述控制電源通過隔離變壓器(2)與外部電源相連。所述主控CPU是一種單片機(jī)。所述采 樣CPU是一種單片機(jī)。所述信號(hào)隔離裝置是一種光電隔離器。本發(fā)明所應(yīng)用到的高壓整流設(shè)備的一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流等的 信號(hào)通過調(diào)理電路后，經(jīng)過光電電路后送往模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換之后得到的數(shù)字量被 送往主控CPU。經(jīng)過主控CPU處理后，主控CPU發(fā)出控制脈沖經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器整形以后，在 經(jīng)過信號(hào)隔離裝置送往主回路以觸發(fā)可控硅，從而控制整流設(shè)備的輸出電壓，即控制除塵 器收塵極和放電極之間的電壓。本發(fā)明針對(duì)于此，本發(fā)明的設(shè)備在控制電源入口是通過一個(gè)隔離變壓器接到外部 電源上的。這樣，經(jīng)過一個(gè)“電-磁-電”的轉(zhuǎn)換過程后，很多電源上的干擾會(huì)被隔離，而不 會(huì)影響到控制電源的質(zhì)量。本發(fā)明為了解決上述的電源質(zhì)量問題，會(huì)影響到控制單元所必須的同步信號(hào)的采 樣，所謂同步信號(hào)是指交流電源的過零信號(hào)。這是一個(gè)重要的時(shí)基信號(hào)，最終對(duì)可控硅導(dǎo)通 角度的控制都是以這個(gè)時(shí)基信號(hào)為基礎(chǔ)的。因此這個(gè)信號(hào)如果取樣不準(zhǔn)確就會(huì)影響到設(shè)備 的控制，可能會(huì)引起運(yùn)行故障，甚至損壞設(shè)備和下級(jí)的整流變壓器。本發(fā)明通過軟件的鎖相 技術(shù)，根據(jù)多次的同步信號(hào)來計(jì)算出下一個(gè)同步信號(hào)的準(zhǔn)確位置，從而達(dá)到精確的采樣與 控制。由于本發(fā)明控制的下一級(jí)是整流變壓器，變壓器是一種交流設(shè)備。因此，以可控硅 來調(diào)壓的電壓輸出可能由于某種原因而產(chǎn)生交流電源正負(fù)半波不對(duì)稱的問題，對(duì)于變壓器 而言，將會(huì)產(chǎn)生偏勵(lì)磁，這可能發(fā)生嚴(yán)重故障，所以必須加以保護(hù)并輸出報(bào)警。精確判斷容 易因很小并不可能產(chǎn)生故障的情況下而錯(cuò)誤的輸出報(bào)警、停機(jī)。而延誤了真正的嚴(yán)重故障 又會(huì)是設(shè)備受到損壞。本發(fā)明設(shè)備針對(duì)這種情況采用了一種平衡二者方法。就是采用反時(shí) 限報(bào)警輸出的方式，也就是當(dāng)偏勵(lì)磁嚴(yán)重的時(shí)候馬上報(bào)警，偏勵(lì)磁不嚴(yán)重的時(shí)候可以延長 報(bào)警時(shí)間，特別輕微的不會(huì)影響正常運(yùn)行的偏勵(lì)磁不報(bào)警，這樣即解決了誤報(bào)警和控制不 精確之間的矛盾。本發(fā)明的設(shè)備在硬件方面還有一點(diǎn)獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)就是啟動(dòng)/停止為硬件按鈕回路控 制。并且當(dāng)硬件按鈕被按下的同時(shí)，可以將觸發(fā)單元的電源斷掉。在軟件出現(xiàn)嚴(yán)重故障不 得不進(jìn)行手動(dòng)停機(jī)時(shí)，可以完全阻止觸發(fā)的輸出。從而避免了由于軟件程序的“跑飛”無法停止輸出觸發(fā)信號(hào)使可控硅無法關(guān)斷的故障狀態(tài)。本發(fā)明的設(shè)備采用了 2個(gè)CPU進(jìn)行控制；其中的一個(gè)主控CPU完全用來對(duì)4個(gè)最 重要的模擬量信號(hào)(整流變壓器的一、二次電流、電壓)進(jìn)行全時(shí)域的采樣。有一個(gè)專門的 采樣CPU與主控CPU并行通訊。由于本設(shè)備可以在全時(shí)域內(nèi)對(duì)4個(gè)重要的模擬量進(jìn)行采樣， 所以本設(shè)備可以更精確的計(jì)算輸出采樣信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)而發(fā)出更精確的控制信號(hào)。本技術(shù)領(lǐng)域的同類產(chǎn)品中部分產(chǎn)品也具有真實(shí)點(diǎn)U/I曲線顯示功能，不過其它產(chǎn) 品中顯示的U/I曲線均為取幾個(gè)點(diǎn)的電流電壓值為坐標(biāo)，通過曲線擬合的方法來產(chǎn)生曲 線，這樣無法保證每一點(diǎn)都是準(zhǔn)確的，只能看到一個(gè)大致的趨勢，很有可能忽略掉某個(gè)重要 的拐點(diǎn)之類的重要位置。而本設(shè)備顯示的U/I曲線中每個(gè)點(diǎn)都是升壓過程當(dāng)中實(shí)際的電 流、電壓值，這樣，完全精確的U/I曲線不會(huì)遺漏任何的細(xì)微變化，給技術(shù)人員以可靠的參 考。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)；有效的克服 了干擾死機(jī)、失控、誤報(bào)警等問題，具有較高的抗干擾性能、較高的精確性、可控制性好等優(yōu)
點(diǎn)ο


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備包括主控單元和觸發(fā)單元；所 述主控單元包括控制電源1、隔離變壓器2、整流變壓器3、主控CPU 4、采樣CPU 5、信號(hào)隔離 裝置6、A/D轉(zhuǎn)換器7、I/O設(shè)備8、采樣單元9、外部電源10 ；其中所述隔離變壓器2在控 制電源1與外部電源10之間；所述主控CPU 4與采樣CPU 5之間并行通訊；所述主控CPU4 通過信號(hào)隔離裝置6與I/O設(shè)備8相連，I/O設(shè)備8與觸發(fā)單元相連；所述主控CPU 4通過 信號(hào)隔離裝置6與A/D轉(zhuǎn)換器7的一端相連，A/D轉(zhuǎn)換器7的另一端與采樣單元9相連；所 述采樣CPU 5通過信號(hào)隔離裝置6與A/D轉(zhuǎn)換器7的一端相連，A/D轉(zhuǎn)換器7的另一端與 采樣單元9相連；所述觸發(fā)單元包括可控硅11、啟動(dòng)/停止按鈕12。所述控制電源1通過隔離變壓器2與外部電源10相連。所述主控CPU 4是一種單片機(jī)；所述采樣CPU 5是一種單片機(jī)。所述信號(hào)隔離裝置6是一種光電隔離器。本發(fā)明所應(yīng)用到的高壓整流設(shè)備的一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流等的 信號(hào)通過調(diào)理電路后，經(jīng)過光電電路后送往模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換之后得到的數(shù)字量被 送往主控CPU 4。經(jīng)過主控CPU 4處理后，主控CPU 4發(fā)出控制脈沖經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器整形 以后，在經(jīng)過信號(hào)隔離裝置6送往主回路以觸發(fā)可控硅，從而控制整流設(shè)備的輸出電壓，即 控制除塵器收塵極和放電極之間的電壓。本發(fā)明針對(duì)于此，本發(fā)明的設(shè)備在控制電源入口是通過一個(gè)隔離變壓器2接到外 部電源上的。這樣，經(jīng)過一個(gè)“電-磁-電”的轉(zhuǎn)換過程后，很多電源上的干擾會(huì)被隔離，而 不會(huì)影響到控制電源的質(zhì)量。本發(fā)明為了解決上述的電源質(zhì)量問題，會(huì)影響到控制單元所必須的同步信號(hào)的采
5樣，所謂同步信號(hào)是指交流電源的過零信號(hào)。這是一個(gè)重要的時(shí)基信號(hào)，最終對(duì)可控硅導(dǎo)通 角度的控制都是以這個(gè)時(shí)基信號(hào)為基礎(chǔ)的。因此這個(gè)信號(hào)如果取樣不準(zhǔn)確就會(huì)影響到設(shè)備 的控制，可能會(huì)引起運(yùn)行故障，甚至損壞設(shè)備和下級(jí)的整流變壓器。本發(fā)明通過軟件的鎖相 技術(shù)，根據(jù)多次的同步信號(hào)來計(jì)算出下一個(gè)同步信號(hào)的準(zhǔn)確位置，從而達(dá)到精確的采樣與 控制。由于本發(fā)明控制的下一級(jí)是整流變壓器，變壓器是一種交流設(shè)備。因此，以可控硅 來調(diào)壓的電壓輸出可能由于某種原因而產(chǎn)生交流電源正負(fù)半波不對(duì)稱的問題，對(duì)于變壓器 而言，將會(huì)產(chǎn)生偏勵(lì)磁，這可能發(fā)生嚴(yán)重故障，所以必須加以保護(hù)并輸出報(bào)警。精確判斷容 易因很小并不可能產(chǎn)生故障的情況下而錯(cuò)誤的輸出報(bào)警、停機(jī)。而延誤了真正的嚴(yán)重故障 又會(huì)是設(shè)備受到損壞。本發(fā)明設(shè)備針對(duì)這種情況采用了一種平衡二者方法。就是采用反時(shí) 限報(bào)警輸出的方式，也就是當(dāng)偏勵(lì)磁嚴(yán)重的時(shí)候馬上報(bào)警，偏勵(lì)磁不嚴(yán)重的時(shí)候可以延長 報(bào)警時(shí)間，特別輕微的不會(huì)影響正常運(yùn)行的偏勵(lì)磁不報(bào)警，這樣即解決了誤報(bào)警和控制不 精確之間的矛盾。本發(fā)明的設(shè)備在硬件方面還有一點(diǎn)獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)就是啟動(dòng)/停止為硬件按鈕回路控 制。并且當(dāng)硬件按鈕被按下的同時(shí)，可以將觸發(fā)單元的電源斷掉。KAl與KD2觸點(diǎn)同時(shí)動(dòng) 作，將電源輸出接地。這樣，在軟件出現(xiàn)嚴(yán)重故障不得不進(jìn)行手動(dòng)停機(jī)時(shí)，可以完全阻止觸 發(fā)的輸出。從而避免了由于軟件程序的“跑飛”無法停止輸出觸發(fā)信號(hào)使可控硅無法關(guān)斷 的故障狀態(tài)。本發(fā)明的設(shè)備采用了 2個(gè)CPU進(jìn)行控制；其中的一個(gè)主控CPU完全用來對(duì)4個(gè)最 重要的模擬量信號(hào)(整流變壓器的一、二次電流、電壓)進(jìn)行全時(shí)域的采樣。有一個(gè)專門的 采樣CPU與主控CPU并行通訊。由于本設(shè)備可以在全時(shí)域內(nèi)對(duì)4個(gè)重要的模擬量進(jìn)行采樣， 所以本設(shè)備可以更精確的計(jì)算輸出采樣信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)而發(fā)出更精確的控制信號(hào)。本技術(shù)領(lǐng)域的同類產(chǎn)品中部分產(chǎn)品也具有真實(shí)點(diǎn)U/I曲線顯示功能，不過其它產(chǎn) 品中顯示的U/I曲線均為取幾個(gè)點(diǎn)的電流電壓值為坐標(biāo)，通過曲線擬合的方法來產(chǎn)生曲 線，這樣無法保證每一點(diǎn)都是準(zhǔn)確的，只能看到一個(gè)大致的趨勢，很有可能忽略掉某個(gè)重要 的拐點(diǎn)之類的重要位置。而本設(shè)備顯示的U/I曲線中每個(gè)點(diǎn)都是升壓過程當(dāng)中實(shí)際的電 流、電壓值，這樣，完全精確的U/I曲線不會(huì)遺漏任何的細(xì)微變化，給技術(shù)人員以可靠的參 考。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備，其特征在于所述高壓整流電源控制設(shè)備包括主控單元和觸發(fā)單元；所述主控單元包括控制電源(1)、隔離變壓器(2)、整流變壓器(3)、主控CPU(4)、采樣CPU(5)、信號(hào)隔離裝置(6)、A/D轉(zhuǎn)換器(7)、I/O設(shè)備(8)、外部電源(10)；所述觸發(fā)單元包括可控硅(11)、啟動(dòng)/停止按鈕(12)；其中所述控制電源(1)通過隔離變壓器(2)與外部電源(10)相連；所述主控CPU(4)與采樣CPU(5)之間并行通訊；所述主控CPU(4)通過信號(hào)隔離裝置(6)與I/O設(shè)備(8)相連；所述主控CPU(4)通過信號(hào)隔離裝置(6)與A/D轉(zhuǎn)換器(7)的一端相連，A/D轉(zhuǎn)換器(7)的另一端與采樣單元的可控硅(11)相連；所述采樣CPU(5)通過信號(hào)隔離裝置(6)與控制電源(1)相連；所述采樣CPU(5)通過信號(hào)隔離裝置(6)與A/D轉(zhuǎn)換器(7)的一端相連，A/D轉(zhuǎn)換器(7)的另一端與采樣單元(9)相連；所述I/O設(shè)備(8)與觸發(fā)單元的可控硅(11)相連；所述觸發(fā)單元的可控硅(11)與整流變壓器(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備，其特征在于所述I/ 0設(shè)備⑶是一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備，其特征在于所述主 控CPU (4)是一種單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備，其特征在于所述采 樣CPU(5)是一種單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備，其特征在于所述信 號(hào)隔離裝置(6)是一種光電隔離器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電除塵的高壓整流電源控制設(shè)備，屬于高壓整流電源控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的高壓整流電源控制設(shè)備包括主控單元和觸發(fā)單元；所述主控單元包括控制電源(1)、隔離變壓器(2)、整流變壓器(3)、主控CPU(4)、采樣CPU(5)、信號(hào)隔離裝置(6)、A/D轉(zhuǎn)換器(7)、I/O設(shè)備(8)、采樣單元(9)、外部電源(10)；所述觸發(fā)單元包括可控硅(11)、啟動(dòng)/停止按鈕(12)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)；有效的克服了干擾死機(jī)、失控、誤報(bào)警等問題，具有較高的抗干擾性能、較高的精確性、可控制性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B03C3/68GK101912820SQ20091018839
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者初開豐, 李舒明, 韓見民 申請(qǐng)人:大連電子研究所