隨著工業(yè)粉塵及廢氣排放量的日益增加，其對環(huán)境的污染也越來越嚴重，特別是在冶金、礦山、建材、化工等行業(yè)中。眾所周知，應用靜電除塵器能夠有效地收集起這些粉塵，但是，常規(guī)的高壓靜電除塵裝置體積龐大、笨重，使用不便，因此，減小高壓靜電除塵裝置的體積與重量就顯得尤為重要。智能高壓逆變直流電源的研制一種電除塵器 就是實用高效的電源

　　近年來，伴隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，特別是新一代功率電子器件如IGBT,MOSFET等的應用，高頻逆變技術越來越成熟，各種不同類型和特點的電路廣泛地被應用于DC/DC與DC/AC等場合。在這一前提下，設計一種高壓逆變電源代

替常規(guī)高壓電源，達到減小高壓電源裝置的體積與重量的目的已成為可能。同時其使用效果、輸出特性和成本等也都比常規(guī)高壓電源裝置具有明顯的優(yōu)勢，系統(tǒng)效率也得到了一定程度的提高。

　　1    系統(tǒng)硬件設計

　　1.1    電源主體結構

　　圖1所示為高壓逆變電源的電路組成框圖，它主要包括主電路及控制電路兩部分。主電路主要包括配電開關、工頻整流器、斬波器、濾波器、IGBT橋式逆變器、保護電路、高頻高壓變壓器、高頻高壓硅堆（高頻整流器）等部分。控制

電路主要包括電流、電壓、火花率采樣及其處理單元，PWM信號產(chǎn)生和驅動電路，單片機控制器，參數(shù)輸入鍵盤及液晶顯示，通信接口等部分。

圖1    電源結構圖

　　1.2    主電路的工作機理

　　主電路的工作原理如圖2所示，高頻逆變器中的功率開關管采用IGBT（絕緣柵雙極晶體管）。它是將MOSFET和GTR的優(yōu)點集于一體的新型復合器件，具有MOSFET的高輸入阻抗、可用電壓驅動，GTR的通態(tài)功耗低等優(yōu)點。

圖2    主電路原理圖

　　圖2中交流電壓經(jīng)整流—斬波器調壓—濾波后得到直流電壓U1，將U1加到全橋式高頻逆變器上。D1～D4與功率開關管S1～S4反向并聯(lián)，承受負載產(chǎn)生的反向電流以保護開關管。C1～C4及R3～R6以及D5～D8的引入是為了避免4個開關管

在關斷時過高的電壓上升率和減少管子的關斷損耗。當柵極脈沖信號輪流驅動S1、S4或S2、S3時，逆變主電路把直流電壓U1轉換為20kHz的高頻矩形波交流電壓送到高頻高壓變壓器，經(jīng)升壓整流濾波后給負載（電除塵器）供電。控制S1、

S4和S2、S3兩組IGBT的占空比，就可得到脈寬可調的矩形波交流電壓。

　　1.3    控制電路的工作機理

　　1.3.1    單片機控制器

　　為了使整個電源系統(tǒng)具有自診斷和人機交換式的控制功能，該電源選用PHILIPS系列單片機80C552，主要負責實時監(jiān)控和與上位機進行數(shù)據(jù)通信的任務。當除塵器處在工作狀態(tài)時，單片機一方面定時采集其反饋的電流電壓值，通過

A/D轉換通道將其讀入，并通過一定算法得出控制量Uk，通過單片機輸出控制量給脈寬調制控制器，進而改變調制脈沖寬度；另一方面可以實現(xiàn)根據(jù)用戶的需求改變電源的外特性，如恒流，恒壓，緩降等。另外，單片機還定期地將本電源

的輸出電流、輸出電壓、火花率等信息傳遞給上位機，將故障信息由串口發(fā)向上位機，以示警告，同時接收來自上位機的控制命令，使自身投入或退出工作或改變工作參數(shù)。

　　1.3.2    脈寬調制控制器

　　脈寬調制控制器電路如圖3所示，它的作用主要是為驅動電路提供控制脈沖以實現(xiàn)PWM控制。其核心是產(chǎn)生PWM信號的專用集成芯片SG3525A。SG3525A是電壓型PWM集成控制器，外接元器件少，性能好，具有外同步、軟啟動、死區(qū)調節(jié)

、欠壓鎖定、誤差放大以及關閉輸出驅動信號等功能。其內(nèi)部結構主要包括基準電壓源、欠壓鎖定電路、鋸齒波振蕩器、誤差放大器和脈寬調制比較器5部分。

圖3    脈寬調制控制電路

　　2    系統(tǒng)軟件設計

　　各電源模塊的單片機都有獨立的主程序以及與上位機的通信程序，數(shù)據(jù)采集子程序等。限于篇幅，本文只討論電源模塊的主程序及通信子程序的軟件結構。主程序流程圖如圖4所示，數(shù)據(jù)通信子程序流程圖如圖5所示。

圖4    主程序流程圖

圖5    數(shù)據(jù)通信子程序流程圖

　　電源模塊的軟件主要完成以下功能：接收上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)和指令；向上位機傳遞數(shù)據(jù)；完成對電源輸出的實時監(jiān)控；根據(jù)用戶需求進行各種外特性的控制。