静电除尘电源系统设计目录和正文要点.docVIP

目录 0 前言 1 1 绪论 2 1.1 3 1.2 除尘效率与电气参数的关系 4 2 电源主电路设计 6 2.1 输入整流滤波电路的设计 6 2.1.1 输入整流滤波电路参数设计 7 2.2 逆变主电路设计 9 2.2.1 主电路工作模式 9 2.3 高频高压变压器设计 11 3 电源控制系统的设计 16 3.1 控制系统总体设计 16 3.2 控制系统硬件设计 17 3.2.1 全桥逆变电路的驱动电路 18 3.2.2 过电流保护 19 3.2.3 软启动电路 20 3.2.4 采样电路 21 3.2.5 液晶显示 25 3.3 控制系统软件设计 26 3.3.1 数字信号处理器（DSP） 26 3.3.2 系统的采样时序 27 3.3.3 系统的软件结构 30 3.3.4 32 4 系统抗干扰设计 36 4.1 硬件抗干扰设计 36 4.2 软件抗干扰设计 37 5 技术经济分析 41 6 结论 42 致谢 43 参考文献 44 附录A 译文 45 附录B 外文文献 57 0 前言 上世纪八十年代至现在，环保领域电除尘器所使用的高压供电电源基本上都是采用输入为两相的可控硅工频相控电源，其间人们也对此做了不少改进，比如研制了将输入改为三相的可控硅工频相控电源调幅式LC恒流源等，在系统控制方面也做了许多工作，比如把反馈控制量由电压改成电流，电源调节采用了单片机等等。纵观其上，都是跟不上环保标准不断提高和节能降耗、可持续发展的客观要求，其核心问题是电源的工作频率是工频50H，造成电源的功率变压器和滤波电感器电容器体积庞大，耗能耗材，耗费空间，并影响除尘效率的提高。高压整流电源是静电除尘器Electrostatic Precipitator ESP）中最重要的电气设备,它的性能直接影响静电除尘器的性能使用高频开关式电源以提高静电除尘器性能是当前一个引人注目的研究方向与目前使用的变压整流装置T/R）相比由于高频开关式电源采用串联谐振式高频高压功率变换器转换频率高装置的体积大为减小、便于现场安装使用装置工作在高频开关状态输送到ESP的电流脉冲具有很短的持续时间因此电流脉冲的产生可以在几微秒时间内被中止,这对于消除或限制反电晕以及避免ESP内部产生电弧是很重要的由于功率变换器的输入侧是三相控整流装置的功率因数高,而且与线路频率无关使得ESP在经常使用的间歇供电运行状态中能避免将高次谐波引入电网从而减少对电网的污染而这正是传统电源在间歇供电运行时存在的典型问题高频高压功率变换器的主电路采用功率开关器件通过谐振方式工作在软开关状态可以大大降低开关损耗谐振式高频高压功率变换器工作在高的频率控制及时、快速,通过对开关频率的调节控制可以产生较高的电流幅度和较高的ESP电压上升率从而提高除尘效果 1 绪论 电除尘技术是利用高压产生的强电场使气体电离，即产生电晕放电，进而使粉尘荷电，并在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的技术。电除尘器具有除尘效率高，消耗动力少的优点，作为大气污染治理的主要设备之一，被广泛用于电力、建材、冶金、化工、轻工和电子等行业的烟气净化，在我国环境保护事业中起着重要作用。 静电除尘电源是电除尘器的一个重要部分，其性能的好坏对于除尘效率影响极大。为了获得较高的除尘效率，要求静电除尘电源能够根据除尘器工况的变化，调节输出电压和电流，使电除尘器在较高的电压和电流状态下运行。此外，电除尘器一旦发生故障，需要静电除尘电源控制系统能够提供必要的保护，对闪络、拉弧和过流等信号能快速判断和做出保护动作。 静电除尘技术起源于国外，1824年，德国人霍菲尔德（M．Hohlfled）制造了第一台演示静电除尘的装置，证明电火花可使瓶内的烟雾消散。1906年科特雷尔（F．G.Cottrell）在美国伯克利加州大学实验成功了工业用电除尘装置，称为科特雷尔型装置，第一台应用于工业的静电除尘器于1907年在美国旧金山附近建成。随着各国工业化进程的加快和环保法规的建立及日益严格，它越来越广泛地应用在电力、冶金、水泥、造纸和化工等工业部门，成为除尘、除雾、分离杂质及回收稀有金属元素的重要设备。 在除尘设备中，高压供电装置是整个设备的关键部分，供电方式是决定除尘效率的重要因数。电除尘器使用的常规高压供电装置，一般都是由控制系统、变压器和整流器（T/R）装置组成，采用工频（50Hz/60Hz）交流电源。电除尘器T/R装置的发展经历了下面几个阶段： 第一阶段：1907年，F.G.Cottrell博士成功发明的世界上第一台工业电除尘器，采用了当时新研制的交流变压器和同步机械整流器，作为静电除尘器的高压电源，其缺点是机械磨损快、电压损失大、整流效率低、电压不能自动调节，并伴随有很大的噪声、产生臭氧和电磁干扰。 第二阶段：1950年后，电除尘器的高压电源采用