國際、國內(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，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：供電三相平衡，電源利用率高; 對電網(wǎng)污染減少，提高有功功率,減少無功功率，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。整個系統(tǒng)以DSP為控制核心，電網(wǎng)三相輸入電壓經(jīng)過一個同步檢測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通過該同步波形過零點的判斷產(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)信號相差180°。這6個晶閘管按照觸發(fā)順序1→2→3→4→5→6→1觸發(fā)信號依次相差60°。由于任何時候必須有兩個相的晶閘管同時導(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的“過零點”做為控制角計算的基準(zhǔn)點。三相電源的實際負(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)載來分析其波形，下面對負(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，電路處于三個晶閘管和兩個晶閘管導(dǎo)通的狀態(tài)，導(dǎo)通角為180°-α。

　　(2)60°α<90°時，電路處于兩個晶閘管導(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)過零點時，Uac>0。此時T1由于仍承受正電壓不會關(guān)斷，只有當(dāng)T3導(dǎo)通后T1才會承受反向電壓關(guān)斷。

　　(3)90°α<150°時，電路處兩個晶閘管導(dǎo)通或無晶閘管導(dǎo)通的狀態(tài)。例如：T6在電壓由負(fù)變正后才關(guān)斷，這是因為Uac>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。每個晶閘管的導(dǎo)通角分為相隔的兩個部分，分別為150°-α，所以每個晶閘管導(dǎo)通角合為300°-2α。

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

    以上是三相交流調(diào)壓電路在純阻性負(fù)載時的工作原理分析，另一方面當(dāng)負(fù)載是純感性時，電流滯后電壓90°，當(dāng)觸發(fā)角90°時電流才從零開始上升，所以當(dāng)純感性負(fù)載時，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曲率半徑很大的陽極板構(gòu)成非均勻電場產(chǎn)生電暈放電，電暈放電時產(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作用力下向陽極板移動以起到收塵作用。但是當(dāng)陰陽極間的絕緣介質(zhì)被負(fù)高壓擊穿后會產(chǎn)生火花，此時相當(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?；鸹ㄌ幚砟康氖窃诔霈F(xiàn)閃絡(luò)時，需要在低電壓時能夠迅速的恢復(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

　　可以把電場的閃絡(luò)信號回饋到控制器中，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)電場電壓上升率來控制兩次閃絡(luò)的時間間隔，來獲取最佳的火花率，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。可以用單位時間內(nèi)把采集到的兩次實際電場平均電壓比較，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)，時刻控制高壓輸出跟蹤在該狀態(tài)的臨界火花點運行，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

　　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)生時及時記錄當(dāng)前極板的擊穿電壓，然后通過改變導(dǎo)通角再次接近電場最高電壓，從而得到最大的電暈功率。

　　實驗結(jié)果

　　為了驗證本文分析的正確性，做出了一臺三相電源的實驗樣機。該實驗樣機采用KP5晶閘管，主控芯片采用DSP型號為TMS320F2812?？刂坪筒蓸硬糠职ˋDC采樣板、同步檢測板和觸發(fā)電路板等。

　　實驗環(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，60W)。

　　實驗結(jié)果如圖4所示。圖4(a) 、(b) 、(c)分別為導(dǎo)通角90°、120°、150°時A相單個燈泡負(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。實驗結(jié)果驗證了該三相電源的實驗樣機設(shè)計的正確性，然后通過DSP編程能實現(xiàn)三相電源對靜電除塵場合控制的要求。

　　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)合靜電除塵場合的特點，提出了三相電源控制策略和軟件實現(xiàn)，最后給出了實驗波形。由于本文中靜電除塵用三相電源的控制策略和設(shè)計重點均是以實際產(chǎn)品開發(fā)為目標(biāo)提出的，所以對于同類產(chǎn)品的開發(fā)有一定的參考價值。