一種用於電除塵的高壓整流電源控制設備的製作方法

2023-04-23 19:43:06 2

專利名稱：一種用於電除塵的高壓整流電源控制設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於高壓整流電源控制設備技術領域，更具體的說屬於一種用於電除塵的 高壓整流電源控制設備。
背景技術：
自18世紀中期後，人類進入工業文明時代，煤炭就成了主要能源物質。煤炭的燃 燒不僅產生大量的碳氮硫的氧化物，也向空氣中排放大量的粉塵。粉塵對環境及人類的健 康有極大的危害。伴隨著經濟的高速發展，意味著人們將越來越多的礦物資源轉化為工業 原材料和產品，以煤作燃料的工廠、電站，每天排出的煙氣帶走大量的煤粉，不僅浪費燃料， 同時也將越來越多的廢棄物拋向大自然。從工廠的煙囪中冒出的滾滾濃煙中就含有大量顆 粒狀粉塵，它們嚴重汙染了環境，影響到作物的生長和人類的健康。因此，人們就如何減少 空氣中粉塵含量進行了大量的研究。1824年，第一次演示了靜電除塵的實驗；1907年在靜 電收集硫酸霧上的成功，導致其在工業煙塵汙染源中的除塵應用。當第一臺靜電除塵器在 Det reit Edison公司出現之後，標誌著靜電除塵技術從實驗科學階段邁向了實際應用的 成熟階段。隨著現代工業的發展，大氣汙染已經嚴重影響到生態環境和人們的身體健康，因 此煙氣的淨化越來越受到人們的關注。採用除塵技術以後，從煙囪的排放物中，再也看不到濃黑的煙霧了。靜電除塵是被 人們公認的、成熟的、高效可靠的除塵技術。工業常用的除塵器是把許多這樣圓筒裝置的並 列起來，組成「蜂窩」狀，以提高除塵效率。每個圓筒的中心軸線都懸置了一根與圓筒絕緣 的導線，稱之為電暈線；金屬圓筒，我們稱它為集電極。直流高壓電源的正極接在金屬圓筒 上，負極接在電暈線上。其原理是當電源接通以後，集電極與電暈線之間就建立了一非均勻 電場，電暈線附近電場最大。通過調節電源的電壓可改變電暈線周圍的電場強度。當空氣 中的電場強度大於其擊穿電場臨界值(3X106V/m)時，空氣就會被擊穿進而發生電離，形 成大量的正、負離子。負離子隨電場向正極飄移，在飄移的過程中與塵埃中的中性粉塵顆粒 發生碰撞，這些粉塵顆粒吸附電子以後使原本中性的塵埃帶上了負電。在電場的作用下，這 些所有帶負電的塵埃顆粒均被吸附在集電極上。當塵埃積聚到一定程度時，通過振動裝置， 塵埃顆粒就落入回收灰鬥中。若將除塵器安裝在煙 下部，含有煙塵的氣體從這「蜂窩」的 一端進入，出去時就留下所帶的煙塵，變成了清潔的氣體。目前國內燃煤電廠、鋼廠、水泥廠等廣泛使用電除塵用高壓整流電源控制設備，控 制設備的控制原理基本相同；都是由單片機進行採樣、計算、判斷然後輸出觸發信號控制可 控矽，調整可控矽的導通角度以輸出不同的交流電壓；再經過升壓整流變壓器升壓、整流； 最終輸出高壓脈動直流電壓供給除塵器，用以產生電暈放電，以及收塵電場。由於電除塵用高壓整流電源控制設備通常運行在電廠、鋼廠、水泥廠等，所以經常 會有大型的高壓風機、大功率變頻設備、煤磨、大型的傳動機構等等，這些電氣設備會對電 網產生嚴重的幹擾。電除塵用高壓整流電源控制設備由於工作在一種相對惡劣、幹擾強烈 的環境下，經常會出現受幹擾死機、失控、誤報警等情況；同時電除塵用高壓整流電源控制設備的電源往往是伴隨著嚴重的幹擾、諧波、畸變的。發明內容本發明為了解決以上技術問題，公開了一種用於電除塵的高壓整流電源控制設備。本發明的一種用於電除塵的高壓整流電源控制設備包括主控單元和觸發單元；所 述主控單元包括控制電源、隔離變壓器、整流變壓器、主控CPU、採樣CPU、信號隔離裝置、A/ D轉換器、I/O設備、採樣單元、外部電源；其中所述隔離變壓器在控制電源與外部電源之 間；所述主控CPU與採樣CPU之間並行通訊；所述主控CPU通過信號隔離裝置與I/O設備相 連，I/O設備與觸發單元相連；所述主控CPU通過信號隔離裝置與A/D轉換器的一端相連， A/D轉換器的另一端與採樣單元相連；所述採樣CPU通過信號隔離裝置與A/D轉換器的一 端相連，A/D轉換器的另一端與採樣單元相連；所述觸發單元包括可控矽、啟動/停止按鈕。 所述控制電源通過隔離變壓器與外部電源相連。所述I/O設備是一種接線板。所述主控 CPU是一種單片機。所述採樣CPU是一種單片機。所述信號隔離裝置是一種光電隔離器。本發明所應用到的高壓整流設備的一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流等的 信號通過調理電路後，經過光電電路後送往模數轉換電路，模數轉換之後得到的數字量被 送往主控CPU。經過主控CPU處理後，主控CPU發出控制脈衝經單穩態觸發器整形以後，在 經過信號隔離裝置送往主迴路以觸發可控矽，從而控制整流設備的輸出電壓，即控制除塵 器收塵極和放電極之間的電壓。本發明針對於此，本發明的設備在控制電源入口是通過一個隔離變壓器接到外部 電源上的。這樣，經過一個「電-磁-電」的轉換過程後，很多電源上的幹擾會被隔離，而不 會影響到控制電源的質量。本發明為了解決上述的電源質量問題，會影響到控制單元所必須的同步信號的採 樣，所謂同步信號是指交流電源的過零信號。這是一個重要的時基信號，最終對可控矽導通 角度的控制都是以這個時基信號為基礎的。因此這個信號如果取樣不準確就會影響到設備 的控制，可能會引起運行故障，甚至損壞設備和下級的整流變壓器。本發明通過軟體的鎖相 技術，根據多次的同步信號來計算出下一個同步信號的準確位置，從而達到精確的採樣與 控制。由於本發明控制的下一級是整流變壓器，變壓器是一種交流設備。因此，以可控矽 來調壓的電壓輸出可能由於某種原因而產生交流電源正負半波不對稱的問題，對於變壓器 而言，將會產生偏勵磁，這可能發生嚴重故障，所以必須加以保護並輸出報警。精確判斷容 易因很小並不可能產生故障的情況下而錯誤的輸出報警、停機。而延誤了真正的嚴重故障 又會是設備受到損壞。本發明設備針對這種情況採用了一種平衡二者方法。就是採用反時 限報警輸出的方式，也就是當偏勵磁嚴重的時候馬上報警，偏勵磁不嚴重的時候可以延長 報警時間，特別輕微的不會影響正常運行的偏勵磁不報警，這樣即解決了誤報警和控制不 精確之間的矛盾。本發明的設備在硬體方面還有一點獨創設計就是啟動/停止為硬體按鈕迴路控 制。並且當硬體按鈕被按下的同時，可以將觸發單元的電源斷掉。在軟體出現嚴重故障不 得不進行手動停機時，可以完全阻止觸發的輸出。從而避免了由於軟體程序的「跑飛」無法 停止輸出觸發信號使可控矽無法關斷的故障狀態。[0014]本發明的設備採用了 2個CPU進行控制；其中的一個主控CPU完全用來對4個最 重要的模擬量信號(整流變壓器的一、二次電流、電壓)進行全時域的採樣。有一個專門的 採樣CPU與主控CPU並行通訊。由於本設備可以在全時域內對4個重要的模擬量進行採樣， 所以本設備可以更精確的計算輸出採樣信號的各項參數，進而發出更精確的控制信號。本技術領域的同類產品中部分產品也具有真實點U/I曲線顯示功能，不過其它產 品中顯示的U/I曲線均為取幾個點的電流電壓值為坐標，通過曲線擬合的方法來產生曲 線，這樣無法保證每一點都是準確的，只能看到一個大致的趨勢，很有可能忽略掉某個重要 的拐點之類的重要位置。而本設備顯示的U/I曲線中每個點都是升壓過程當中實際的電 流、電壓值，這樣，完全精確的U/I曲線不會遺漏任何的細微變化，給技術人員以可靠的參 考。本發明與現有技術相比，具有結構簡單、性能可靠、性價比高等優點；有效的克服 了幹擾死機、失控、誤報警等問題，具有較高的抗幹擾性能、較高的精確性、可控制性好等優
點o
附圖1是本發明的結構示意圖。本發明的一種用於電除塵的高壓整流電源控制設備包括主控單元和觸發單元；所 述主控單元包括控制電源1、隔離變壓器2、整流變壓器3、主控CPU 4、採樣CPU 5、信號隔離 裝置6、A/D轉換器7、I/O設備8、採樣單元9、外部電源10 ；其中所述隔離變壓器2在控 制電源1與外部電源10之間；所述主控CPU 4與採樣CPU 5之間並行通訊；所述主控CPU4 通過信號隔離裝置6與I/O設備8相連，I/O設備8與觸發單元相連；所述主控CPU 4通過 信號隔離裝置6與A/D轉換器7的一端相連，A/D轉換器7的另一端與採樣單元9相連；所 述採樣CPU 5通過信號隔離裝置6與A/D轉換器7的一端相連，A/D轉換器7的另一端與 採樣單元9相連；所述觸發單元包括可控矽11、啟動/停止按鈕12。
具體實施方式
所述控制電源1通過隔離變壓器2與外部電源10相連。所述主控CPU 4是一種單片機；所述採樣CPU 5是一種單片機。所述信號隔離裝置6是一種光電隔離器。本發明所應用到的高壓整流設備的一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流等的 信號通過調理電路後，經過光電電路後送往模數轉換電路，模數轉換之後得到的數字量被 送往主控CPU 4。經過主控CPU 4處理後，主控CPU 4發出控制脈衝經單穩態觸發器整形以 後，在經過信號隔離裝置6送往主迴路以觸發可控矽，從而控制整流設備的輸出電壓，即控 制除塵器收塵極和放電極之間的電壓。本發明針對於此，本發明的設備在控制電源入口是通過一個隔離變壓器2接到外 部電源上的。這樣，經過一個「電-磁-電」的轉換過程後，很多電源上的幹擾會被隔離，而 不會影響到控制電源的質量。本發明為了解決上述的電源質量問題，會影響到控制單元所必須的同步信號的採 樣，所謂同步信號是指交流電源的過零信號。這是一個重要的時基信號，最終對可控矽導通 角度的控制都是以這個時基信號為基礎的。因此這個信號如果取樣不準確就會影響到設備 的控制，可能會引起運行故障，甚至損壞設備和下級的整流變壓器。本發明通過軟體的鎖相技術，根據多次的同步信號來計算出下一個同步信號的準確位置，從而達到精確的採樣與 控制。由於本發明控制的下一級是整流變壓器，變壓器是一種交流設備。因此，以可控矽 來調壓的電壓輸出可能由於某種原因而產生交流電源正負半波不對稱的問題，對於變壓器 而言，將會產生偏勵磁，這可能發生嚴重故障，所以必須加以保護並輸出報警。精確判斷容 易因很小並不可能產生故障的情況下而錯誤的輸出報警、停機。而延誤了真正的嚴重故障 又會是設備受到損壞。本發明設備針對這種情況採用了一種平衡二者方法。就是採用反時 限報警輸出的方式，也就是當偏勵磁嚴重的時候馬上報警，偏勵磁不嚴重的時候可以延長 報警時間，特別輕微的不會影響正常運行的偏勵磁不報警，這樣即解決了誤報警和控制不 精確之間的矛盾。本發明的設備在硬體方面還有一點獨創設計就是啟動/停止為硬體按鈕迴路控 制。並且當硬體按鈕被按下的同時，可以將觸發單元的電源斷掉。KA1與KD2觸點同時動 作，將電源輸出接地。這樣，在軟體出現嚴重故障不得不進行手動停機時，可以完全阻止觸 發的輸出。從而避免了由於軟體程序的「跑飛」無法停止輸出觸發信號使可控矽無法關斷 的故障狀態。本發明的設備採用了 2個CPU進行控制；其中的一個主控CPU完全用來對4個最 重要的模擬量信號(整流變壓器的一、二次電流、電壓)進行全時域的採樣。有一個專門的 採樣CPU與主控CPU並行通訊。由於本設備可以在全時域內對4個重要的模擬量進行採樣， 所以本設備可以更精確的計算輸出採樣信號的各項參數，進而發出更精確的控制信號。本技術領域的同類產品中部分產品也具有真實點U/I曲線顯示功能，不過其它產 品中顯示的U/I曲線均為取幾個點的電流電壓值為坐標，通過曲線擬合的方法來產生曲 線，這樣無法保證每一點都是準確的，只能看到一個大致的趨勢，很有可能忽略掉某個重要 的拐點之類的重要位置。而本設備顯示的U/I曲線中每個點都是升壓過程當中實際的電 流、電壓值，這樣，完全精確的U/I曲線不會遺漏任何的細微變化，給技術人員以可靠的參 考。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其 發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求一種用於電除塵的高壓整流電源控制設備，其特徵在於所述高壓整流電源控制設備包括主控單元和觸發單元；所述主控單元包括控制電源(1)、隔離變壓器(2)、整流變壓器(3)、主控CPU(4)、採樣CPU(5)、信號隔離裝置(6)、A/D轉換器(7)、I/O設備(8)、外部電源(10)；所述觸發單元包括可控矽(11)、啟動/停止按鈕(12)；其中所述控制電源(1)通過隔離變壓器(2)與外部電源(10)相連；所述主控CPU(4)與採樣CPU(5)之間並行通訊；所述主控CPU(4)通過信號隔離裝置(6)與I/O設備(8)相連；所述主控CPU(4)通過信號隔離裝置(6)與A/D轉換器(7)的一端相連，A/D轉換器(7)的另一端與採樣單元的可控矽(11)相連；所述採樣CPU(5)通過信號隔離裝置(6)與控制電源(1)相連；所述採樣CPU(5)通過信號隔離裝置(6)與A/D轉換器(7)的一端相連，A/D轉換器(7)的另一端與採樣單元(9)相連；所述I/O設備(8)與觸發單元的可控矽(11)相連；所述觸發單元的可控矽(11)與整流變壓器(3)相連。
2.根據權利要求1所述的用於電除塵的高壓整流電源控制設備，其特徵在於所述1/ 0設備(8)是一種接線板。
3.根據權利要求1所述的用於電除塵的高壓整流電源控制設備，其特徵在於所述主 控CPU (4)是一種單片機。
4.根據權利要求1所述的用於電除塵的高壓整流電源控制設備，其特徵在於所述採 樣CPU(5)是一種單片機。
5.根據權利要求1所述的用於電除塵的高壓整流電源控制設備，其特徵在於所述信 號隔離裝置(6)是一種光電隔離器。
專利摘要本實用新型公開了一種用於電除塵的高壓整流電源控制設備，屬於高壓整流電源控制設備技術領域。本實用新型的高壓整流電源控制設備包括主控單元和觸發單元；所述主控單元包括控制電源(1)、隔離變壓器(2)、整流變壓器(3)、主控CPU(4)、採樣CPU(5)、信號隔離裝置(6)、A/D轉換器(7)、I/O設備(8)、採樣單元(9)、外部電源(10)；所述觸發單元包括可控矽(11)、啟動/停止按鈕(12)。本實用新型具有結構簡單、性能可靠、性價比高等優點；有效的克服了幹擾死機、失控、誤報警等問題，具有較高的抗幹擾性能、較高的精確性、可控制性好等優點。
文檔編號B03C3/68GK201603615SQ20092024778
公開日2010年10月13日 申請日期2009年11月3日 優先權日2009年11月3日
發明者初開豐, 李舒明, 韓見民 申請人:大連電子研究所;大連宗益科技發展有限公司