GGAj02H型高压硅整流设备原理.doc

GGAJ02H型高压硅整流设备原理一、 产品的主要特点：本产品采用引进美国GE公司电除尘电气控制技术制造。以8031单片机为核心，配以高可靠外围芯片开发的数安式自动电压控制器。产品具有以下特点：1、 具有多种控制功能供用户选择运行，能适应不同行业不同工况的应用；2、 能自动区分不同强度的闪络，并进行响应处理，使闪络后电场电压尽快恢复，提高收尘效率；3、 具有多种故障报警和保护以及自控、自恢复功能；4、 采用光控可控硅隔离技术，提高抗干扰能力。二、 产品主要功能和特点：1、 控制功能a、 火花跟踪控制b、 最高平均电压控制c、 间歇供电控制2、 故障报警和保护功能a、 过流保护b、 负载短路保护c、 负载开路保护d、 危险油温保护e、 SCR短路保护f、 偏励磁保护3、 显示功能：控制面板上设有六位LED数码显示器，可显示一次电流、一次电压、二次电流、二次电压、火花率、控制方式等运行参数。并可定点显示或巡回显示。当系统故障跳闸或自检出系统故障时，由显示器显示故障的类型性质。4、 网络功能：预留串行通讯口，可同IPC系统通讯。三、 主回路工作原理：四、 DAVC控制器原理：一次电流、电压和二次电流、电压取样讯号给放大器放大处理后和三路给定讯号（手动、上升率和电流极限）一起由A/D转换成数字讯号送CPU处理，CPU根据设定开关设定控制方式，按不同算法确定每一个半波的导通角，并按相应的定时值启动定时器，输出SCR移相脉冲，触发脉冲经门控电路送至XDR触发板，经光控可控硅隔离和触发同步变压器同步后输出两路同电源正负半波同步的晶闸管触发讯号。当电场发生一次闪络时，闪络时的电流峰值同A/D转换器输出的基准值进行比较，以确定闪络的强度，并发出火花中断讯号。CPU响应火花中断后，按火花的强度确定SCR是否关断以及恢复过程每个半波的导通角。1、 信号处理（参看主控板原理图）（1）、二次电流讯号 二次电流讯号经R107、R108分压后至N104.4的12脚，（N104为运算放大器、电压跟随器起着阻抗匹配的作用，即输入阻抗高、输出阻抗低）N104的14脚输出，输出讯号分为三路：a、 一路经R112至N101.3的10脚，（N101.3为同相放大电路）N101.3的8脚输出。此输出讯号为二次电流平均值讯号，此讯号输入N105的8脚（N105为A/D转换器；A/D转换器的作用是将模拟讯号转换成数字讯号）以A/D转换关CPU。调整RP102可改变二次电流显示值。b、 一路至N101.1的3脚；经运算放大器放大后，由N101.1的1脚输出，经R115和V104后至N101.2的5脚，并由N101.2的7脚输出，此输出讯号为二次电流峰值讯号（I2pp）,N101.1的1脚输出的二次电流讯号经R115和V104后对峰值电容C119进行充电，直到放电电平的到来；C119放电后，下一个半波二次电流讯号又对C119进行充电。I2pp讯号至N105的9脚进行A/D转换，变换为数字讯号，经CPU处理后，送到N106进行D/A转换，即将数字信号转换成模拟电压讯号，由N106的15脚、16脚输出、经R109至N110.3的9脚，此电压称为火花比较电平。c、 一路至N110.3的8脚。N110为LM339是比较器N110.3的8脚讯号为二次电流瞬时值，当电场发生闪络时，二次电流讯号有一个电流冲击波；此时二次电流波形将超过火花比较电平，并在N110.3的14脚输出一个负脉冲，此负脉冲送到D101的12脚，D101的12脚为CPU外中断入口，CPU按收到此讯号后，程序将自动进入火花中断程序，并在下一个半波关断可控硅，并逐步增加导通角，直到二次电流设定值或下一个闪络值。（2）二次电压讯号（U2）；U2讯号经R116至N102.1的2脚，（N102为反相放大器）经反相放大后。由N102.1的1脚输出。并由负讯号变为正讯号经RP103、R101后至N102.4的12脚，C120为滤踊电容，N102.4为电压跟随器；二次电压信号尼N102.4后，由N102.4的14脚输出，此输出讯号为二次电压平均值讯号，此讯号至N105的7脚进行A/D转换送到CPU处理。（3）一次电流信号：N103.2、N103.3运算放大器和V103、V110、R121、R120、R109组成运算放大器全波整流电路，该电路克服了普通二级管整流电路的二级管0.7V饱和压降对微弱信号的影响。由于一次电流信号是从互感器中取得，而互感器不能开路运行，因此一次电流信号是通过在互感器两端并联0.5电阻取得，信号为微弱，故采取此电路。一次电流讯号经RP104、R122至N103.4的12脚，N103.4为正相比例放大器。N103.4输出为一次电流平均值，输出讯号至N105的6脚进行A/D转换。（4）一次电压讯号 一次电压经Vc107Vc110全波整流后，经R125、RP105和C122后进入N103.1运算放大器，N103.1是电压跟随器，N103.1输出讯号至N105的5脚进行A/D转换。2、电源：控制器由主控板提供+5V、+15V和-15V三组电源，N109提供+10V的精密稳压电源，N108提供-10V的精密稳压电源。3、过零脉冲的产生：（1）过零脉冲主要作用是为SCR触发产生同步脉冲，同时在交流电源过零时禁止SCR导通，使SCR换相时不致于使SCR失控，另一个作用是过零时，CPU产生过零中断，软件处理相关事务；（2）过零脉冲的产生从电源变压器中取出交流信号，经R146、R147分压后经R145至N102.3、N102.2组成的运算放大器全波整流电路整流后信号经R142至N110.4的11脚（N110.4是比较器）与从N10910V电源经R139、RP106分压后，至N110.4的10脚电压进行比较，由N110.4的13脚输出过零脉冲，过零脉冲宽度为400S + -10S。4、SCR主控脉冲的产生：D106是可编程定时/计数器8253，8253与CPU的数据地址线相连，CPU 根据外围信号（如二次电源，电流极限、手动/自动等）确定SCR导通角，然后给8253一个数值，8253根据CPU指令开始减数，当数值减到0时，out2输出一个负脉冲，并根据CPU提供的数值大小控制导通角。out2输出讯号至D108.2（4538）的11脚，D108.2的13脚按过零脉冲，而10脚输出SCR触发脉冲。输出讯号至D109的13脚（D109是与非门）11脚输入过零火花讯号，当电场发生过零火花时，D109的11 脚输入低电平，D109的12脚输入过零丢失讯号，当CPU 检测无过零讯号时，8253的out1输出过零丢失讯号。D109的作用是当发生过零火花或过零丢失时抑制SCR触发脉冲输出。D109的10脚输出至D107.4反相器，由D107.4的5 脚输出，至D113.2的7脚，D113.2的6脚输入主回路启/停讯号，当主回路处于停止状态时，抑制SCR输发脉冲输出。D113.2的5脚输出主SCR触发脉冲，至触发板的249接线端子。5、开关量信号处理：（1） 开关量输入a、启/停信号从XP103的8脚输入，经R131G KHT YNF KGN GCF .7）一路至D111.1的1脚，经反相后，2脚输出，经V121至N107的6脚，N107是AD7510，是4路模拟开关，当IN1为高电平时，S1与D1导通，当IN2为高电平时S4与D4导通。当IN3为高电平时，S3与D3导通，当IN4为高电平时，S4与D4导通，反之，当IN1为低电平时，S1与D1截止，同样的道理，IN2或IN3或IN4为低电平时，控到其对应的开关截止。启/停讯号输入IN4，控制S4与D4开关，当主回路停止时，经R134和R136分压，输出低电平至D113.2的6脚，抑制SCR触发脉冲的输出。IN4还有两路讯号输入，复位讯号从V123输入CPU的P1.2经V122输入，因 此当系统复位时抑制SCR触发脉冲输出。b、手动/自动讯号由显示板开关SB4控制，经XS101的19脚进入主控板，经R129一路至CPU的6脚（P1.5），一路至N107的4脚（IN2），当手动时，IN2为高电平，S2与D2导通，手动控制电压，经R136至N107的D2，S2至N104运算放大器的3脚，并由N104的6脚输出至N105的2脚，进行A/D转换。C、变压器油温超限（85）讯号，由XP103的9脚输入，讯号由R105、V129至CPU的P1.0，变压器油温超过85时，发生跳闸报警讯号。（2） 开关量输出讯号：跳闸报警讯号由CPUR的5脚输出，经D111.5反相后，至D113.1，反相驱动E104(MOC3041)光电双向可控硅，控制V101双向可控硅的输出；从而控制主回路中的KA3跳闸报警继电器。当电除尘器发生偏励磁，过流、短路、开路等故障时，CPU 的P1.4(5脚)输出低电平，经D111.5和D113.1反相后，E104光电双向可控硅导通，并使V101导通，KA3继电器线圈得电。6、控制系统：（1） 微处理器CPUD101是中央处理器8031，该处理器是8位微处理器，具有性能稳定、可靠性高的优点。8031在DAVC中的应用：P0.0P0.7是AD0AD7是8031与外部联系的8位数据/地址线ALE 是地址锁存允许信号PSEN 外部程序存贮器访问允许信号RD 读信号WR 写信号T1 定时器1INT0 中断入口0，火花中断入口INT1 中断入口1，过零中你入口RXD 串行通讯接收端口TXD 串行通讯发送端口T0 定时器0，串行通讯发送允许信号RESET 复位信号P2.0P2.4 A8、A9、A10、A11、A12地址线 P2.5 D105(138)三八译码器控制端G1P2.6 D103（6116）CS片选信号P2.7 P1.7 启/停信号输入端P1.6 过零火花信号输入端P1.5 故障保护输出端P1.4 8253GATE2控信号P1.2 高电位时抑制SCR主控脉冲输出P1.1 过零丢失信号输入P1.0 危险油温信号输入（2） 地址缓存器D102 (8282)是8位地址绶存器，8031CPU的数据地址分时复用，8282起着地址缓存作用。 （3）程序存贮器EPROMD104是2764，用于存贮用户开发的程序。DAVC的程序根据二次额定电流分为0103、0408、1012、1620不同档次，应用时，应根据二次电流额定值的不同选择不同的程序。 （4）数据存贮器RAMD103是数据存贮器RAM，用于程序运行时存贮临时数据。（5）译码器D105是138，是三八译码器，用于分配各芯片地址。7、外部时钟8031时钟由E106提供11.0592MHZ时钟频率。E105提供1MHZ外部时钟，为N105(AD7581)、N106(AD558)、D106(8253)、D201(8279)提供外部时钟。8、可编程显示控制芯片82798279是显示控制芯片，同时具有开关量输入等功能。DB0DB7 是数据地址线 RD 读信号 WR 写信号RESET 复位信号A0 地址线CS 片选信号CLK 外部时钟输入IRQ 中断请求信号B0B3、A0A3 控制数码管发光段AHSL0SL2 功能1：控制8个数码管的3脚和8脚（控制） 功能2：控制10位拨码开关RL0RL7 控制10位拨码开关9、拔码开关AJDAVC拔码开关是8-4-2-1码开关，共有10个位置，DAVC只在程序初始化时读10个拔码开关，然后存贮在存贮器中。运行过程中不在读10个拔码开关。因此改变拔码开关位置后，须复位后，运行才有效。10、可编程I/O 825582