作为高压静电除尘设备重要组成部分的高压静电除尘电源如今仍以工频整流电源为主，由于工频硅整流电源体积大，笨重，除尘效率低，直接影响了高压静电除尘设备的性能和除尘效果。

　　随着大功率电力电子器件的发展和各种数字控制技术的发展，使用高频开关电源替代传统的工频硅整流电源作为高压静电除尘电源成为一种发展方向。高频开关电源代替工频硅整流电源，具有下列一些固有的优点：（1）由于采用了较高的开关频率，从而可大大减小升压变压器的体积和重量；（2）供电电源波形可从完全无脉动的纯直流电压到任意纹波系数的脉冲电压。因此，在不同的环境条件下，可相应采用不同的电压波形，从而可大大提高除尘器的捕集效率；（3）功率因素高，节能效果显著。

　　实现模糊控制可以用软件设计来替代复杂的硬件模拟电路设计，调试方便，减少了过去多采用模拟电路，存在着电路设计复杂、控制算法简单、系统调试困难等难以克服的缺点，因此采用模糊控制器的高频开关电源提高了高压静电除尘器的除尘效率和节能效果，取得环保效益和经济效益的双赢。

　　1高压静电除尘的基本原理高压静电除尘器实质上是由两个极性相反的电晕极和集尘极组成的。工作时需在电晕极和集尘极之间施加直流高电压使电晕极发生电晕放；绝缘栅双极晶体管；最佳火花率电，在电晕极附近形成电晕区。电晕放电使电晕区内生成大量的自由电子和正离子，以及自由电子附着而带负电的气体分子一一负离子，充满到两极间的绝大部分空间，当污染气体通过这一电场空间时，充满在空间的自由电子和负离子将与污染气体中的气溶胶粒子碰撞并附着在汽溶胶粒子上使之带电，形成带负电的粒子。由于在静电场中作用在荷电粒子上的电场力比重力大得多，所以在电场力的作用下，这些带负电的离子将被驱往集尘极，放出所带电荷而沉积在集尘极上。

　　通常把高压静电除尘器中开始出现火花放电和每分钟出现几百次火花放电的电压之差称为火花电压范围，把每分钟产生的火花放电次数称为火花率。

　　每个高压静电除尘器都存在一个最佳火花率，在这个火花率下，捕集效率可达最大值。最佳火花率一般在每分钟10~ 100次之间，随粉尘性质而异。为了使高压静电除尘器能保持在最佳火花率下运行，可采用火花率为反馈信号的自动调压系统。一般说来，与电极两端最大平均电压对应的火花率也就是除尘器的最佳火花率。因此，为了使高压静电除尘器在最佳工作状态下运行，可采用以最高平均电压为反馈信号的自动调压系统。

　　2模糊控制器的设计2.1高压静电除尘器的模糊控制器的设计2.1.1输入、输出变量的确定和模糊控制规则的设计依据要求，设计了一个二维模糊控制器。该控制器以高压静电除尘器电极两端实际最高平均电压与整定电压偏差E和电压的变化率EC为输ifE=AthenifEC=B，thenK=G.，（i=入变量，以SPWM脉冲宽度调整系数K为输出量。差偏差变化和输出量论域XYZ上的模糊集。可设偏差E的论域为X=大、负中、负小、零、正小、正中、正大。

　　偏差E偏差变化率EC和输出K的赋值如表1所示。

　　该模糊控制器的模糊控制规则表如表2所示。表2中选取输出量变化的原则是：当偏差大或较大时，选择输出量以尽快消除偏差为主，而当偏差较小时，选择输出量要注意防止超调，以系统的稳定性为主要出发点。

　　21.2模糊控制查询表的建立及算法流程图表2所示的控制规则可写成下列条件语句形式，即当偏差、偏差变化分别取模糊集AB时，输出量K根据模糊推理合成规则可得为K=（AB）0R K的隶属函数为由于X，Y，Z的模糊集都是一个13元的模糊向量，因此描述控制规则的模糊关系R为一个13行13列的矩阵。

　　根据采样得到的偏差Xi、偏差变化y，可以计算出相应的输出量k，对所有X，Y中元素的所有组合全部计算出相应的输出量，可写成矩阵为可将这个矩阵制成查询表，也可称控制表。该表由计算机事先离线计算好，将其存于数字控制处理器TMS320F240的EEPROM中。实时控制过程中，根据模糊量化后的偏差值和偏差变化值，直接查找查询表即可获得输出量ki，。

　　3系统控制框图和功率元件选择及电极电压采样方法系统控制框图如所示，由五部分组成：低压整流电路、逆变电路、控制电路、升压电路和高压整流电路。逆变电路的功率电力电子器件采用绝缘门极双极晶体管IGBT.系统控制框图高频开关电源的工作原理：该系统的控制对象是输出的最高平均电压，让具有一定占空比的脉冲波形去控制功率管IGBT的导通与关闭，从而控制电晕极与集尘极之间的放电状态，数字信号处理器通过霍尔元件检测到电压信号，经信号调理电路送至模糊控制器，控制器根据系统给定的电压与实际的输出电压之差和电压差的变化率，利用模糊控制算法，求出控制系统的输出量K，进而修改数字信号处理器的事件管理器（EV）的PWM输出，使输出跟踪给定值。

　　3.1模糊控制器的选择的DSP，它是基于16位定点数字处理器TMS320C2XX家族的一位新成员，是为运动控制和电力变换控制运用而优化设计的。它采用高性能静态CMOS技术，可以在5V电源下工作，减小了控制器的功耗，同时C2XX的CPU与电力变换控制的几个先进外围结合在一起。这些外围设备包括了事件管理器（EV）模块和一个双十位模数转换器（ADC），EV模块提供通用定时器和比较寄存器，可以产生多达12个PWM输出，ADC可以在10/s内同时完成两路模数转换。

　　3.2功率元件的选择功率开关器件采用新型的复合器件-绝缘栅双极晶体管IGBT，它集MOSFET和GTR的优点于一体，具有输入阻抗高电压型驱动控制、开关损耗小、饱和电压低>通断速度快、热稳定性好等优点，是大功率全桥变换器的首选功率开关器件。

　　设输入电网电压为220V，安全系数T= 1.2则电压峰值为关断时的峰值电压为550V，取电压额定值0.9为电网电压向下的波动系数；1为峰值系数；过载系数K为1.5；Kc为输出电流减小系数取1.4；Uin=则3.3电极两端直流电压采样当采用间歇供电方式时，电极两端电压波形UL为直流脉动电压。因此，可以间歇供电方式的工作周期T0为采样周期，一个采样周期内的采样次数NUM可由下式确定：D可等于一个正弦调制波半波内的SPWM脉冲数51.一个采样周期内电极两端电压的平均值为瞬时值）当连续采样50个周期时，计算出50个周期的电极两端平均电压值，与上一次采样50个周期的平均电压值相比较，根据模糊控制查询表的电压控制原理，进行闭环自动调压。

　　4软件设计系统的工作是由硬件和软件共同来构成的，系统软件用TMS240F240汇编语言编写，采用了模块化的设计方法，主要由初始化模块、数据采集模块、控制算法模块、PWM控制驱动模块组成，主流程图如所示。系统按照工艺的要求预先将最佳火花率参数存在DSP存储器中，程序将所采集的实际电极电压和电流与给定的值进行比较，根据比较的结果进入调整PWM寄存器子程序，控制实际的电极电压和脉冲电流。IGBT过热61、过流保护是分别通过热电偶、CT检测其温度和电流并与该种元件的耐热温度值和最大允许电流比较，一旦出现过热和过流程序会自动封锁驱动信号。

　　5结语由上述介绍的硬件和软件构成的用于静电除尘的高频开关电源的变压器两端输出电压波形如所示，通过提高占空比可以增大输出功率，提高输出电压。波形顶部出现脉动是由变压器电极两端直流电压的分布参数和饱和造成的。电极两端的直流电压波形出现了脉动，这是SPWM调制方式产生的谐波。

　　电源的最佳火花率参数设定数据必须经过大量的现场实验和工艺改变而取得，因此要取得最佳的除尘效果还需要大量的实验研究和针对不同环境的现场实验。研制新型的用于高压静电除尘的高频开关电源来代替工频整流电源，在环保工业将有良好的应用前景，对于改善环境和节约能源，都具有很好的社会效益和经济效益。