摘要：提出了一种根据DSP的新式静电除尘(ESP)用高频高压电源规划方案。给出了电源的主电路、操控电路以及各采样电路的规划进程。电源主电路由IGBT(FZ900R12KE4)构成的H桥式电路组成；操控电路选用数字信号处理器DSP(TMS320F2812)为中心；采样电路首要收集三相进线电流、逆变输出电流、变压嚣油温及IGBT的温度等。试验标明，该静电除尘用高频高压电源运转安稳牢靠，可以满意静电除尘的要求。
关键词：静电除尘器(ESP)；高频高压电源；数字信号处理器(DSP)；操控电路；采样电路
现阶段，我国燃煤电厂除尘设备中95％以上选用电除尘器，而电除尘器中遍及选用工频电源，但工频电源的火花操控特性差，花火能量大，电场康复慢，导致无效除尘时间长，形成电源除尘功率低，而且同一烟道中有必要选用至少四级电场(四套电源)顺次除尘，才干满意我国烟气污染物排放规范。高频电源的成功开发使用能很好的处理工频电源的缺乏，其除尘功率高，电源体积小，电能利用率高，它杰出的长处逐步被业界所必定。但目前国内所研发的电除尘用高频高压电源还停留在中小功率阶段，其输出电流遍及偏低，导致电场内的粉尘荷电才能依然偏低，除尘功率不能得到很大的进步。
本文所研讨的静电除尘用高频高压电源克服了这些缺点，输出电压可达80 kV，输出电流到达了1 200mA，能满意我国在2011年7月公布的GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放规范》中规则的燃煤电厂烟尘排放浓度约束下降到30 mg／m3的严格要求。
1 高频高压电源主电路规划
图1为静电除尘用高频高压电源的主电路结构框图。主电路首要由沟通电抗器、三相整流桥、滤波电容、IGBT全桥逆变电路、高频升压变压器、高压整流硅堆组成。
其间沟通电抗器可以有用按捺开机(合闸)瞬间所发生的浪涌电流和di／dt，一起用来滑润电源电压中包含的尖峰脉冲和滑润桥式整流电路换相时发生的电压缺点；整流桥选用三相不可控整流模块；滤波%&&&&&%C1用来下降沟通脉动波纹系数，使输出的直流愈加滑润，一起吸收电子电路作业进程中发生的电流动摇和经由沟通电源传入的搅扰；本体系要求逆变器输出频率为20 kHz，容量为100 kVA，所以逆变器的功率开关管选用IGBT(绝缘栅双极晶体管)，它集成了MOSFET的快速性和GTR的大容量的长处，满意本体系的要求；高频升压变压器为镇江天力变压器有限公司出产的DHR13系列，其额外输出电压达80 kV，额外输出电流达1 200 mA，经过高压硅堆为负载供给直流电。
2 高频高压电源操控电路规划
操控体系选用DSP(TMS320F2812)统一管理，首要包含各维护电路和采样电路操控，逆变操控体系及驱动，其间逆变操控体系嵌入到DSP的中心操控体系。
除尘器的输出电压、输出电流和变压器一次侧电流的检测信号经过阻隔采样后作为DSP的操控体系的输入信号，用以检测和操控电源体系；三相进线电流、直流母线电压、逆变器输出电流、变压器油温文IGBT温度检测信号作为维护信号；此外，DSP中心操控体系完结IGBT驱动信号的生成，体系的通讯等功能。图2给出了DSP的操控体系结构框图。
3 采样电路规划
在采样电路中，为了防止各种搅扰信号跟着被丈量信号进入DSP操控体系，形成操控体系的不安稳以及采样精度的下降，一起也为了DSP操控体系和主电路体系之间完成很好的阻隔，本体系选用美国HP公司推出的高精度线性光耦HCNR201，来进行光电阻隔，它具有成本低，线性度高，安稳性好等长处。其典型电路如图3所示。
光耦输出电压和输入电压之间联系计算公式为：
IPD1=VIN／R1
K=IPD2／IPD1
VOUT=IPD2*R2
VOUT／VIN=K*(R2／R1) (1)
式中K的为光耦合器改换增益，其典型值为1，这儿取R1=R2，可得到VOUT=VIN
3．1 电流采样电路规划
三相进线电流采样电路和逆变电流采样电路根本共同，这儿以三相进线电流采样电路为例进行介绍，其电路原理图如图4所示。
电流霍尔传感器选用茶花公司出产的CSM300LTA，其转换率为1：2000，本体系额外作业时，三相进线端线电流约为177 A，电流霍尔传感器输出约为88．5 mA的电流，取电阻R12=30 Ω，使其收集到的电流经过电阻R12，转换为约为2．7 V的电压信号，经过肯定值电路，转换为直流电压信号，用线性光耦HCNR201进行阻隔，送到DSP中进行处理。本电路线性光耦两头电压持平，即采样输出电压值Iph_out约为2．7 V，
且随霍尔传感器收集值的改变而线性改变。
用三相调压器调理三相输入电压，使相电压从零渐渐上升至额外值220 V，一起用示波器丈量Iph_in和Iph_out两点的正向电压峰值，其丈量数据如表1所示，用Matlab对数据进行数据拟合处理，得到电流收集信号输入和输出之间的联系曲线如图5所示。
当其三相输入电压为额外值时，Iph_in和Iph_out两点的波形如图6所示，曲线2为霍尔传感器输出的沟通电压信号，曲线1为采样电路最终输出的直流电压信号。由Iph_in和Iph_out之间的联系曲线和其波形可知电路的正确性和准确性。
3．2 温度采样电路规划
因为电除尘器的高频高压电源安装在电除尘设备的塔顶上，其周围环境温度往往很高，特别是在酷热的夏天，环境温度到达40多度，电源自身也发生很大的热量，而变压器油和IGBT对温升要求又很高，肯定不能超过其答应温升规模，否则会发生很大的事端。因而有必要对变压器油和IGBT温升进行准确的在线检测。为了进步温度的采样精度，本体系选用PT100收集温度，经过电阻桥使温度信号转换成电压信号，作业原理如图7所示。
由式(3)可得假如取R4为100 Ω，则当环境温度为0摄氏度时(此刻PT100阻值为100 Ω)，V+-V-=0，跟着所测温度升高，PT100阻值变大，而V+-V-也变大，经过检测V+-V-的巨细，即可知道PT100所检测的温度。为了消除电阻自身差错，实践使用电路如图8所示。
因为收集到的V+-V-值很小，很难直接进行丈量，有必要进行满意的扩大，为了按捺共模搅扰，本电路挑选AD620仪用扩大器进行规划，规划扩大倍数为30倍左右。温度采样电路如图9所示。temp_out输出的电压和PT100测得的温度成线性联系，经过丈量temp_out的电压巨细即可知PT100测得的温度。把temp_out输出的电压值送到DSP中，经过DSP和上位机进行通讯，在上位机中就可以直接读取PT100所测得的温度。各温度对应PT100的电阻值和temp_out输出电压值如表2所示。用Matlab对数据进行数据拟合处理，得到电压-温度的联系曲线如图10所示，由图可知输出电压和收集到的温度成线性联系。
4 定论
具体介绍了静电除尘用高频高压电源的主电路、操控电路以及各采样电路的规划进程；给出了规划进程中的电路原理图、试验波形和数据，并对其进行了必要剖析。试验标明，文中规划的静电除尘用高频高压电源运转安稳牢靠，可以满意静电除尘的要求，具有较好的实用价值。
