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高频高压静电除尘电源控制系统的设计
作者:管理员    发布于:2016-04-05 17:17:21    文字:【】【】【

  田2电源控制系统区别于传统的工频静电除尘电源,高频高压静电除尘电源具有体积小、除尘效率高、损耗小的特点,因此在设计电源信号反馈控制系统时需要更准确、更快速的电压跟踪控制。本文设计的控制系统利用模拟电路在信号处理快速性上的优势以及工业控制DSP对反馈信号的快速精确的计算与处理,能够达到对静电除尘最优电压的跟踪控制并且同时能够很好地保护电路运行,防止静电除尘器的刷形放电。

  1静电除尘主电路及工作原理高频高压静电除尘主电路如所示,输入工频电压为380V,工作电流为1504200A,工作频率为50Hz,通过整流电路调整为直流,而后通过基于高速IPM的逆变电路后,工作频率调整为20kHz,最后通过高频高压变压器和高压硅堆,达到除尘器所需要的工作电压和功率。反馈控制环节由滤波电路,DSP控制电路和PWM发生电路组成,反馈信号是二次电压和二次电流;输出控制信号是PWM信号(控制高速IPM),调节除尘器电压大小。设计控制系统的目的是通过选用合适的电子器件和控制策略,快速准确地控制整个系统,以提高除尘效率和保护主电路。

  静电除尘电源的理想工作状态是工作在最优电压点上,此时除尘效率最高且损耗最小。当工况变化导致电压上升超过火花率电压时,会产生刷形放电,电弧从除尘器的电晕极到达收尘极时,会导致主电路电流迅速增大,损坏器件,同时除尘效率迅速降低,这种状态是必须避免的。

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  11高高压静电除尘主电路2反馈控制系统本文着重介绍电源的控制系统,它的基本原理如所示,两路反馈信号:二次电压和二次电流通过高压硅堆分压器(二次电流通过电阻转化为电压信号)进入低通滤波电路,当噪声被基本消除后分为两路,一路进入DSP控制电路,另一路进入PWM发生电路。由DSP给定PWM发生电路比较电压和比较电流信号,并且和上位机实时通信。PWM发生电路通过比较两路信号和原给定信号值调整合适的PWM输出控制信号并且在封锁PWM时向DSP控制电路发送反馈。

  反馈信号滤波由于高频变压器会产生强烈的噪声信号,并且对于除尘电源的输出电压控制需要准确的反馈信号以做出合适的判断,因此滤波环节对于系统而言是非常重要的,利用OPA2111的高阻抗、低偏置电流的特点组成了四阶巴特沃斯低通滤波电路,电路的截至频率为20Hz,对于几乎为直流信号的反馈信号没有影响,并且很好地消除了高频噪声干扰。

  本文设计的DSP控制电路以TMS320F2812为核心器件。

  两路反馈信号通过A/D模拟量输入,当EV捕捉单元捕获PWM发生电路的反馈信号时,产生中断,TMS320F2812的事件管理单元(EV)将此前输入的反馈信号和给定PWM发生电路的比较信号作为信号样本,根据最优电压跟踪算法计算出最优电压和击穿电流,通过D/A输出重新作为比较信号,同时通过SCI串口和上位机实时通信,采用IEC60870-5-103通信规约。

  由于需要准确计算出最优电压,并且给定相应的击穿电流,我们己经试验了多种控制算法,通过人工神经网络的方法,选用实测得二次电压、二次电流以及PWM脉宽作为输入,我们实现了目前最理想的控制效果,以下是笔者使用MATLAB仿真的最优电压跟踪波形。中的左图为理想波形,右图为电压跟踪波形。

  高频高压静电除尘电源控制系统的设计控制方法介绍我们设计的控制系统的控制方法如。

  U巧:;十最优电压跟踪波彤2.3PWM发生电路采用模拟电路处理输入信号,具有速度快,抗干扰能力强以及稳定的优点,本文选用的PWM发生电路的核心器件为TT公司生产的TL494,如所示。

  器1的同相和反相输入1 EPIC2技术培训资料。上海:上海电器股份有限公司,2003系列DSP的CPU与外设。张卫宁,译。北京:清华大学出版社,2004张乃尧,阎平凡。神经网络与模糊控制。北京:清华大学出版社,陈鸣,周毅人。基于TL494的PWM直流伺服控制系统。日用电(上接第38页)核心态的系统缓冲区中,再由RTL8019AS的发送接口将数据发送到网络硬件设备。Linux在进程调度或从系统调用返回时,调度程序判断是否被激活。然后判断写队列是否有请求快。有则将数据发送对方进程,在确认信号到来后,将请求快移去。若数据发送后响应的为重传信号,则根据约定进一步处理。重复处理下一个请求快直至请求队列空。若队列空且有进程睡眠则唤醒睡眠进程,如所示。在接收时,通过RTL8019AS的设备接口接收数据到系统缓冲区中,再通过快设备接口将数据送发送入用户缓冲区中,当有数据收到时,激活中断服务子程序,中断服务子程序将数据读入数据队列,若有读睡眠进程则唤醒该进程,同时将到来的数据进行校验,数据正确则发回信号,否则发回重传信号,如所示。

  3结束语作为一项新技术,高速以太网在工业现场分布式控制提供了一种方便、快速、通用性强,成本相对低廉的新型控制方案。基于ARM的嵌入式远程监控系统作为一种全新的概念在近年来被提出,作为计算机技术与自动控制技术深度融合的产物,其高度的开放性、通用性、统一性使其相对于传统监控模式具有巨大的优势,其应用前景也被人们寄予厚望。

脚注信息
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