基于單片機控制的靜電除塵電源調壓系統設計

1. 引言
靜電除塵器有除塵效率高、運行和維修費用相對低廉等特點，在減少排放到大氣中有害粉塵方面起著十分重要的作用，是當前使用較為廣泛的一種環保設備。靜電除塵器是利用高壓靜電吸附帶電離子的原理進行除塵。一般來說，靜電極板電壓越高，對帶電離子的吸附能力就越強，除塵效率越高。但電壓越高，電場內會出現頻繁的火花閃爍，甚至產生電弧，放電過程難以控制，除塵效率明顯降低，這種情況應該避免。如果能夠控制極板電壓長時間維持在臨界放電狀態，就可以獲得最佳的除塵效果并有效節約電力資源[1]。實驗證明，基于單片機80C196KC 的靜電除塵電源三相交流調壓控制系統能夠很好實現這一功能。
2. 靜電除塵電源主電路及交流調壓結構
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，經過由三組反并聯可控硅組成的三相調壓電路進行調壓，然后經三相高壓硅整流變壓器升壓和整流，得到直流高壓輸出,硅整流變壓器負高壓輸出經阻尼電阻供給靜電除塵反應器。由于電源采用三相工頻平衡供電，三相晶閘管同步移相調壓，與常規單相硅整流電源相
比具有如下特點：
(1) 電網平衡供電，三相對稱，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 三相交流調壓電路原理
采用相位控制方式的交流電力控制電路稱為交流調壓電路，交流調壓電路拓撲結構有很多種，本文中提到的三相交流調壓主電路，是將兩個晶閘管反并聯后串接在每相交流電源與負載之間，如圖1，在電源的每半個周期內觸發一次晶閘管，使之導通。與相控整流電流電路一樣，通過控制晶閘管開通時候所對應的相位，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。

3. 基于80C196KC 的三相交流調壓控制系統
單片機控制模塊硬件電路以微處理器為控制中心，兼有控制與監視的功能。通過輸入接口接收各種采樣、檢測信號，再由軟件程序進行計算處理后，經輸出接口發出相應的控制信號，去協調、控制各部分電路的操作，達到其智能化控制的目的。本文中監控模塊的控制電路采用了以80C196KC 單片機為主控的微機監控系統。它主要由主控電路、CA6100 控制信號輸出電路、測量與信號采集電路、A/D 轉換隔離電路、LCD 液晶顯示模塊、LCD 液晶顯示模塊、鍵盤接口電路、報警裝置等部分組成，單片機控制模塊見圖2 所示。

單片機采用 80C196CPU 芯片，通過采集電路，電源主電路電壓、電流信號轉換為單片機可以識別的電壓信號傳送到A/D 轉換通道，轉換并和給定閾值進行比較，如發現過壓或過流，則給出禁止信號I，通過光耦隔離后控制CA6100 通用觸發板，封鎖觸發脈沖。通過片內軟件定時器，由高速輸出口（HSO）產生一頻率為2HZ 的方波信號作為電流、電壓給定計數器的輸入脈沖。利用80C196 的PWM 口，經過光耦輸出可控的脈寬調制波，再經過平滑濾波器轉化為0～5V 直流控制電壓，直接控制CA6100 通用觸發板，能夠使輸出脈沖移相范圍在5°～175°之間可調。