专利名称：一种用于电除尘的高压整流电源控制设备的制作方法
技术领域：
本发明属于高压整流电源控制设备技术领域，更具体的说属于一种用于电除尘的 高压整流电源控制设备。
背景技术：
自18世纪中期后，人类进入工业文明时代，煤炭就成了主要能源物质。煤炭的燃 烧不仅产生大量的碳氮硫的氧化物，也向空气中排放大量的粉尘。粉尘对环境及人类的健 康有极大的危害。伴随着经济的高速发展，意味着人们将越来越多的矿物资源转化为工业 原材料和产品，以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料， 同时也将越来越多的废弃物抛向大自然。从工厂的烟囱中冒出的滚滚浓烟中就含有大量颗 粒状粉尘，它们严重污染了环境，影响到作物的生长和人类的健康。因此，人们就如何减少 空气中粉尘含量进行了大量的研究。1824年，第一次演示了静电除尘的实验；1907年在静 电收集硫酸雾上的成功，导致其在工业烟尘污染源中的除尘应用。当第一台静电除尘器在 Det reit Edison公司出现之后，标志着静电除尘技术从实验科学阶段迈向了实际应用的 成熟阶段。随着现代工业的发展，大气污染已经严重影响到生态环境和人们的身体健康，因 此烟气的净化越来越受到人们的关注。采用除尘技术以后，从烟囱的排放物中，再也看不到浓黑的烟雾了。静电除尘是被 人们公认的、成熟的、高效可靠的除尘技术。工业常用的除尘器是把许多这样圆筒装置的并 列起来，组成“蜂窝”状，以提高除尘效率。每个圆筒的中心轴线都悬置了一根与圆筒绝缘的 导线，称之为电晕线；金属圆筒，我们称它为集电极。直流高压电源的正极接在金属圆筒上， 负极接在电晕线上。其原理是当电源接通以后，集电极与电晕线之间就建立了一非均勻电 场，电晕线附近电场最大。通过调节电源的电压可改变电晕线周围的电场强度。当空气中 的电场强度大于其击穿电场临界值(3X106V/m)时，空气就会被击穿进而发生电离，形成 大量的正、负离子。负离子随电场向正极飘移，在飘移的过程中与尘埃中的中性粉尘颗粒发 生碰撞，这些粉尘颗粒吸附电子以后使原本中性的尘埃带上了负电。在电场的作用下，这些 所有带负电的尘埃颗粒均被吸附在集电极上。当尘埃积聚到一定程度时，通过振动装置， 尘埃颗粒就落入回收灰斗中。若将除尘器安装在烟 下部，含有烟尘的气体从这“蜂窝”的 一端进入，出去时就留下所带的烟尘，变成了清洁的气体。目前国内燃煤电厂、钢厂、水泥厂等广泛使用电除尘用高压整流电源控制设备，控 制设备的控制原理基本相同；都是由单片机进行采样、计算、判断然后输出触发信号控制可 控硅，调整可控硅的导通角度以输出不同的交流电压；再经过升压整流变压器升压、整流； 最终输出高压脉动直流电压供给除尘器，用以产生电晕放电，以及收尘电场。由于电除尘用高压整流电源控制设备通常运行在电厂、钢厂、水泥厂等，所以经常 会有大型的高压风机、大功率变频设备、煤磨、大型的传动机构等等，这些电气设备会对电 网产生严重的干扰。电除尘用高压整流电源控制设备由于工作在一种相对恶劣、干扰强烈 的环境下，经常会出现受干扰死机、失控、误报警等情况；同时电除尘用高压整流电源控制
3设备的电源往往是伴随着严重的干扰、谐波、畸变的。
发明内容
本发明为了解决以上技术问题，公开了一种用于电除尘的高压整流电源控制设备。本发明的一种用于电除尘的高压整流电源控制设备包括主控单元和触发单元；所 述主控单元包括控制电源、隔离变压器、整流变压器、主控CPU、采样CPU、信号隔离装置、A/ D转换器、I/O设备、采样单元、外部电源；其中所述隔离变压器在控制电源与外部电源之 间；所述主控CPU与采样CPU之间并行通讯；所述主控CPU通过信号隔离装置与I/O设备相 连，I/O设备与触发单元相连；所述主控CPU通过信号隔离装置与A/D转换器的一端相连， A/D转换器的另一端与采样单元相连；所述采样CPU通过信号隔离装置与A/D转换器的一 端相连，A/D转换器的另一端与采样单元相连；所述触发单元包括可控硅、启动/停止按钮。 所述控制电源通过隔离变压器(2)与外部电源相连。所述主控CPU是一种单片机。所述采 样CPU是一种单片机。所述信号隔离装置是一种光电隔离器。本发明所应用到的高压整流设备的一次电压、一次电流、二次电压、二次电流等的 信号通过调理电路后，经过光电电路后送往模数转换电路，模数转换之后得到的数字量被 送往主控CPU。经过主控CPU处理后，主控CPU发出控制脉冲经单稳态触发器整形以后，在 经过信号隔离装置送往主回路以触发可控硅，从而控制整流设备的输出电压，即控制除尘 器收尘极和放电极之间的电压。本发明针对于此，本发明的设备在控制电源入口是通过一个隔离变压器接到外部 电源上的。这样，经过一个“电-磁-电”的转换过程后，很多电源上的干扰会被隔离，而不 会影响到控制电源的质量。本发明为了解决上述的电源质量问题，会影响到控制单元所必须的同步信号的采 样，所谓同步信号是指交流电源的过零信号。这是一个重要的时基信号，最终对可控硅导通 角度的控制都是以这个时基信号为基础的。因此这个信号如果取样不准确就会影响到设备 的控制，可能会引起运行故障，甚至损坏设备和下级的整流变压器。本发明通过软件的锁相 技术，根据多次的同步信号来计算出下一个同步信号的准确位置，从而达到精确的采样与 控制。由于本发明控制的下一级是整流变压器，变压器是一种交流设备。因此，以可控硅 来调压的电压输出可能由于某种原因而产生交流电源正负半波不对称的问题，对于变压器 而言，将会产生偏励磁，这可能发生严重故障，所以必须加以保护并输出报警。精确判断容 易因很小并不可能产生故障的情况下而错误的输出报警、停机。而延误了真正的严重故障 又会是设备受到损坏。本发明设备针对这种情况采用了一种平衡二者方法。就是采用反时 限报警输出的方式，也就是当偏励磁严重的时候马上报警，偏励磁不严重的时候可以延长 报警时间，特别轻微的不会影响正常运行的偏励磁不报警，这样即解决了误报警和控制不 精确之间的矛盾。本发明的设备在硬件方面还有一点独创设计就是启动/停止为硬件按钮回路控 制。并且当硬件按钮被按下的同时，可以将触发单元的电源断掉。在软件出现严重故障不 得不进行手动停机时，可以完全阻止触发的输出。从而避免了由于软件程序的“跑飞”无法停止输出触发信号使可控硅无法关断的故障状态。本发明的设备采用了 2个CPU进行控制；其中的一个主控CPU完全用来对4个最 重要的模拟量信号(整流变压器的一、二次电流、电压)进行全时域的采样。有一个专门的 采样CPU与主控CPU并行通讯。由于本设备可以在全时域内对4个重要的模拟量进行采样， 所以本设备可以更精确的计算输出采样信号的各项参数，进而发出更精确的控制信号。本技术领域的同类产品中部分产品也具有真实点U/I曲线显示功能，不过其它产 品中显示的U/I曲线均为取几个点的电流电压值为坐标，通过曲线拟合的方法来产生曲 线，这样无法保证每一点都是准确的，只能看到一个大致的趋势，很有可能忽略掉某个重要 的拐点之类的重要位置。而本设备显示的U/I曲线中每个点都是升压过程当中实际的电 流、电压值，这样，完全精确的U/I曲线不会遗漏任何的细微变化，给技术人员以可靠的参 考。本发明与现有技术相比，具有结构简单、性能可靠、性价比高等优点；有效的克服 了干扰死机、失控、误报警等问题，具有较高的抗干扰性能、较高的精确性、可控制性好等优
点ο
附图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式本发明的一种用于电除尘的高压整流电源控制设备包括主控单元和触发单元；所 述主控单元包括控制电源1、隔离变压器2、整流变压器3、主控CPU 4、采样CPU 5、信号隔离 装置6、A/D转换器7、I/O设备8、采样单元9、外部电源10 ；其中所述隔离变压器2在控 制电源1与外部电源10之间；所述主控CPU 4与采样CPU 5之间并行通讯；所述主控CPU4 通过信号隔离装置6与I/O设备8相连，I/O设备8与触发单元相连；所述主控CPU 4通过 信号隔离装置6与A/D转换器7的一端相连，A/D转换器7的另一端与采样单元9相连；所 述采样CPU 5通过信号隔离装置6与A/D转换器7的一端相连，A/D转换器7的另一端与 采样单元9相连；所述触发单元包括可控硅11、启动/停止按钮12。所述控制电源1通过隔离变压器2与外部电源10相连。所述主控CPU 4是一种单片机；所述采样CPU 5是一种单片机。所述信号隔离装置6是一种光电隔离器。本发明所应用到的高压整流设备的一次电压、一次电流、二次电压、二次电流等的 信号通过调理电路后，经过光电电路后送往模数转换电路，模数转换之后得到的数字量被 送往主控CPU 4。经过主控CPU 4处理后，主控CPU 4发出控制脉冲经单稳态触发器整形 以后，在经过信号隔离装置6送往主回路以触发可控硅，从而控制整流设备的输出电压，即 控制除尘器收尘极和放电极之间的电压。本发明针对于此，本发明的设备在控制电源入口是通过一个隔离变压器2接到外 部电源上的。这样，经过一个“电-磁-电”的转换过程后，很多电源上的干扰会被隔离，而 不会影响到控制电源的质量。本发明为了解决上述的电源质量问题，会影响到控制单元所必须的同步信号的采
5样，所谓同步信号是指交流电源的过零信号。这是一个重要的时基信号，最终对可控硅导通 角度的控制都是以这个时基信号为基础的。因此这个信号如果取样不准确就会影响到设备 的控制，可能会引起运行故障，甚至损坏设备和下级的整流变压器。本发明通过软件的锁相 技术，根据多次的同步信号来计算出下一个同步信号的准确位置，从而达到精确的采样与 控制。由于本发明控制的下一级是整流变压器，变压器是一种交流设备。因此，以可控硅 来调压的电压输出可能由于某种原因而产生交流电源正负半波不对称的问题，对于变压器 而言，将会产生偏励磁，这可能发生严重故障，所以必须加以保护并输出报警。精确判断容 易因很小并不可能产生故障的情况下而错误的输出报警、停机。而延误了真正的严重故障 又会是设备受到损坏。本发明设备针对这种情况采用了一种平衡二者方法。就是采用反时 限报警输出的方式，也就是当偏励磁严重的时候马上报警，偏励磁不严重的时候可以延长 报警时间，特别轻微的不会影响正常运行的偏励磁不报警，这样即解决了误报警和控制不 精确之间的矛盾。本发明的设备在硬件方面还有一点独创设计就是启动/停止为硬件按钮回路控 制。并且当硬件按钮被按下的同时，可以将触发单元的电源断掉。KAl与KD2触点同时动 作，将电源输出接地。这样，在软件出现严重故障不得不进行手动停机时，可以完全阻止触 发的输出。从而避免了由于软件程序的“跑飞”无法停止输出触发信号使可控硅无法关断 的故障状态。本发明的设备采用了 2个CPU进行控制；其中的一个主控CPU完全用来对4个最 重要的模拟量信号(整流变压器的一、二次电流、电压)进行全时域的采样。有一个专门的 采样CPU与主控CPU并行通讯。由于本设备可以在全时域内对4个重要的模拟量进行采样， 所以本设备可以更精确的计算输出采样信号的各项参数，进而发出更精确的控制信号。本技术领域的同类产品中部分产品也具有真实点U/I曲线显示功能，不过其它产 品中显示的U/I曲线均为取几个点的电流电压值为坐标，通过曲线拟合的方法来产生曲 线，这样无法保证每一点都是准确的，只能看到一个大致的趋势，很有可能忽略掉某个重要 的拐点之类的重要位置。而本设备显示的U/I曲线中每个点都是升压过程当中实际的电 流、电压值，这样，完全精确的U/I曲线不会遗漏任何的细微变化，给技术人员以可靠的参 考。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种用于电除尘的高压整流电源控制设备，其特征在于所述高压整流电源控制设备包括主控单元和触发单元；所述主控单元包括控制电源(1)、隔离变压器(2)、整流变压器(3)、主控CPU(4)、采样CPU(5)、信号隔离装置(6)、A/D转换器(7)、I/O设备(8)、外部电源(10)；所述触发单元包括可控硅(11)、启动/停止按钮(12)；其中所述控制电源(1)通过隔离变压器(2)与外部电源(10)相连；所述主控CPU(4)与采样CPU(5)之间并行通讯；所述主控CPU(4)通过信号隔离装置(6)与I/O设备(8)相连；所述主控CPU(4)通过信号隔离装置(6)与A/D转换器(7)的一端相连，A/D转换器(7)的另一端与采样单元的可控硅(11)相连；所述采样CPU(5)通过信号隔离装置(6)与控制电源(1)相连；所述采样CPU(5)通过信号隔离装置(6)与A/D转换器(7)的一端相连，A/D转换器(7)的另一端与采样单元(9)相连；所述I/O设备(8)与触发单元的可控硅(11)相连；所述触发单元的可控硅(11)与整流变压器(3)相连。
2.根据权利要求1所述的用于电除尘的高压整流电源控制设备，其特征在于所述I/ 0设备⑶是一种。
3.根据权利要求1所述的用于电除尘的高压整流电源控制设备，其特征在于所述主 控CPU (4)是一种单片机。
4.根据权利要求1所述的用于电除尘的高压整流电源控制设备，其特征在于所述采 样CPU(5)是一种单片机。
5.根据权利要求1所述的用于电除尘的高压整流电源控制设备，其特征在于所述信 号隔离装置(6)是一种光电隔离器。
全文摘要
本发明公开了一种用于电除尘的高压整流电源控制设备，属于高压整流电源控制设备技术领域。本发明的高压整流电源控制设备包括主控单元和触发单元；所述主控单元包括控制电源(1)、隔离变压器(2)、整流变压器(3)、主控CPU(4)、采样CPU(5)、信号隔离装置(6)、A/D转换器(7)、I/O设备(8)、采样单元(9)、外部电源(10)；所述触发单元包括可控硅(11)、启动/停止按钮(12)。本发明具有结构简单、性能可靠、性价比高等优点；有效的克服了干扰死机、失控、误报警等问题，具有较高的抗干扰性能、较高的精确性、可控制性好等优点。
文档编号B03C3/68GK101912820SQ20091018839
公开日2010年12月15日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者初开丰, 李舒明, 韩见民 申请人:大连电子研究所