國(guó)際、國(guó)內(nèi)目前使用的電除塵器供電電源裝置主要是以可控硅移相調(diào)壓控制的高壓硅整流(T/R)設(shè)備(簡(jiǎn)稱常規(guī)電源)為主，按照供電方式不同，分為單相電源和三相電源。由于單相電源僅由電網(wǎng)一相供電，所以存在嚴(yán)重的三相用電不平衡，功率因素低，初級(jí)電網(wǎng)損耗大，不利于節(jié)能，而三相電源則在這方面有很大的優(yōu)勢(shì)，稱得上綠色環(huán)保產(chǎn)品。

　　三相電源較單相電源有如下優(yōu)點(diǎn)：供電三相平衡，電源利用率高; 對(duì)電網(wǎng)污染減少，提高有功功率,減少無(wú)功功率，功率因數(shù)接近90%;單相電源的峰值電壓比平均電壓高25%，而三相電源的峰值電壓與平均電壓接近(5%)，這樣提高了電場(chǎng)的平均電壓電流，提高了除塵效率。

　　靜電除塵用三相電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　圖1中為靜電除塵用三相電源主電路結(jié)構(gòu)，可以看出，其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為三相交流調(diào)壓電路。為了下文分析方便，負(fù)載選用電阻R1～R3。

　　圖2中為三相電源結(jié)構(gòu)框圖。整個(gè)系統(tǒng)以DSP為控制核心，電網(wǎng)三相輸入電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)同步檢測(cè)電路后輸出同相位的三相同步波形，主電路晶閘管的六路觸發(fā)脈沖就是DSP通過(guò)該同步波形過(guò)零點(diǎn)的判斷產(chǎn)生的。ESP是靜電除塵器本體，一般采用負(fù)高壓供電。

　　三相交流調(diào)壓工作原理

　　由圖1可以看出三相電源主電路一共用到了6個(gè)晶閘管T1～T6，T1和T4、T3和T6、T2和T5分別是反并聯(lián)結(jié)構(gòu)，觸發(fā)信號(hào)相差180°。這6個(gè)晶閘管按照觸發(fā)順序1→2→3→4→5→6→1觸發(fā)信號(hào)依次相差60°。由于任何時(shí)候必須有兩個(gè)相的晶閘管同時(shí)導(dǎo)通才能形成回路，所以采用寬于60°的寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)。這里用各相同步信號(hào)的“過(guò)零點(diǎn)”做為控制角計(jì)算的基準(zhǔn)點(diǎn)。三相電源的實(shí)際負(fù)載是阻感性負(fù)載，由于電感的續(xù)流特性，它的波形分析比較復(fù)雜。本文采用阻性負(fù)載來(lái)分析其波形，下面對(duì)負(fù)載側(cè)(假設(shè)變壓器一次側(cè)為純阻性)的電壓波形進(jìn)行分析(α為控制相角)。

　　(1)0°α<60°時(shí)，電路處于三個(gè)晶閘管和兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通的狀態(tài)，導(dǎo)通角為180°-α。

　　(2)60°α<90°時(shí)，電路處于兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通的狀態(tài)，導(dǎo)通角為120°。例如：當(dāng)T1和T2導(dǎo)通，當(dāng)A相正半波從正向負(fù)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，Uac>0。此時(shí)T1由于仍承受正電壓不會(huì)關(guān)斷，只有當(dāng)T3導(dǎo)通后T1才會(huì)承受反向電壓關(guān)斷。

　　(3)90°α<150°時(shí)，電路處兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通或無(wú)晶閘管導(dǎo)通的狀態(tài)。例如：T6在電壓由負(fù)變正后才關(guān)斷，這是因?yàn)閁ac>0，T1、T6承受正向壓降仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，只有等到Uac=0后T6才受反壓關(guān)斷。每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角分為相隔的兩個(gè)部分，分別為150°-α，所以每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角合為300°-2α。

　　(4)150°α時(shí)，電路處于一個(gè)晶閘管導(dǎo)通或者無(wú)晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)，所以阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0°α<150°。

    以上是三相交流調(diào)壓電路在純阻性負(fù)載時(shí)的工作原理分析，另一方面當(dāng)負(fù)載是純感性時(shí)，電流滯后電壓90°，當(dāng)觸發(fā)角90°時(shí)電流才從零開(kāi)始上升，所以當(dāng)純感性負(fù)載時(shí)，晶閘管觸發(fā)角的移相范圍是90°α<150°。

　　基于DSP的三相電源控制系統(tǒng)

　　靜電除塵用三相電源控制策略

　　三相硅整流變壓器二次側(cè)輸出的負(fù)高壓一般接到ESP本體里曲率半徑較小的陰極線上，然后與本體里另一個(gè)曲率半徑很大的陽(yáng)極板構(gòu)成非均勻電場(chǎng)產(chǎn)生電暈放電，電暈放電時(shí)產(chǎn)生的大量正、負(fù)離子依附在粉塵上，然后帶電粉塵在電場(chǎng)作用力下向陽(yáng)極板移動(dòng)以起到收塵作用。但是當(dāng)陰陽(yáng)極間的絕緣介質(zhì)被負(fù)高壓擊穿后會(huì)產(chǎn)生火花，此時(shí)相當(dāng)于整流變壓器負(fù)載短路了，從而影響收塵效率。因此如何處理火花和怎樣使電場(chǎng)一直工作于最高平均電壓而盡量少產(chǎn)生火花成為了靜電除塵電源控制的關(guān)鍵。一般而言，靜電除塵電源的控制策略有以下幾種。

　　(1)火花處理

　　ESP電源輸出的電壓能逼近極板間的擊穿電壓，就能獲得最大的電暈功率。火花處理目的是在出現(xiàn)閃絡(luò)時(shí)，需要在低電壓時(shí)能夠迅速的恢復(fù)到逼近極板的擊穿電壓，從而再次獲得最大的電暈功率。

　　(2)火花率控制

　　可以把電場(chǎng)的閃絡(luò)信號(hào)回饋到控制器中，使其發(fā)出指令關(guān)斷電源的輸出從而使極板間絕緣恢復(fù)到正常值，然后調(diào)節(jié)電場(chǎng)電壓上升率來(lái)控制兩次閃絡(luò)的時(shí)間間隔，來(lái)獲取最佳的火花率，提高除塵效率。

　　(3)最高平均電壓控制

　　目的是在任何負(fù)載條件下都能獲得最高的平均電壓?？梢杂脝挝粫r(shí)間內(nèi)把采集到的兩次實(shí)際電場(chǎng)平均電壓比較，增值為負(fù)，則增加輸出電壓。

　　(4)火花跟蹤控制

　　目的是根據(jù)ESP不同的工作狀態(tài)，時(shí)刻控制高壓輸出跟蹤在該狀態(tài)的臨界火花點(diǎn)運(yùn)行，盡量減少閃爍發(fā)生。

　　(5)全波供電與間歇供電

　　周期性的阻斷某些波可降低極間平均電壓，增強(qiáng)振打效果，有效抑制反電暈。另外，間歇供電還有利于節(jié)能降耗。

　　基于DSP控制部分軟件設(shè)計(jì)

　　圖3(a)為三相電源主體控制程序，在必要的初始化后就進(jìn)入循環(huán)主程序中，循環(huán)主程序包括通訊子程序、故障判斷和處理子程序、側(cè)部電機(jī)振打子程序和外部火花中斷處理子程序。圖3(b) 為三相電源火花處理程序，該程序用作在火花產(chǎn)生時(shí)及時(shí)記錄當(dāng)前極板的擊穿電壓，然后通過(guò)改變導(dǎo)通角再次接近電場(chǎng)最高電壓，從而得到最大的電暈功率。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　為了驗(yàn)證本文分析的正確性，做出了一臺(tái)三相電源的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)采用KP5晶閘管，主控芯片采用DSP型號(hào)為T(mén)MS320F2812?？刂坪筒蓸硬糠职ˋDC采樣板、同步檢測(cè)板和觸發(fā)電路板等。

　　實(shí)驗(yàn)環(huán)境為：三相輸入端電源線電壓405V/405V/405V，輸出端接燈泡負(fù)載(3個(gè)，60W)。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。圖4(a) 、(b) 、(c)分別為導(dǎo)通角90°、120°、150°時(shí)A相單個(gè)燈泡負(fù)載兩側(cè)的電壓波形;圖4(d) 為整流變壓器二次側(cè)輸出直流電壓波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該三相電源的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)設(shè)計(jì)的正確性，然后通過(guò)DSP編程能實(shí)現(xiàn)三相電源對(duì)靜電除塵場(chǎng)合控制的要求。

　　結(jié)論

　　本文給出了靜電除塵用三相電源的主電路結(jié)構(gòu)，在三相交流調(diào)壓電路為對(duì)象分析了三相電源的工作原理，然后在此基礎(chǔ)上結(jié)合靜電除塵場(chǎng)合的特點(diǎn)，提出了三相電源控制策略和軟件實(shí)現(xiàn)，最后給出了實(shí)驗(yàn)波形。由于本文中靜電除塵用三相電源的控制策略和設(shè)計(jì)重點(diǎn)均是以實(shí)際產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為目標(biāo)提出的，所以對(duì)于同類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)有一定的參考價(jià)值。