基于真有效值技术的静电除尘控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于真有效值技术的静电除尘控制装置，包括信号调理模块：将静电除尘系统的取样信号转换为既符合DSP输入电平规范，又满足检测幅度要求的信号；DSP处理、控制模块：在信号周期内对信号连续等间隔采样，计算均方根值，并由标定系统转换得到测量值，利用最小二乘法拟合，计算变压器次级电压的理论值，与实测值比对，判断是否发生火花闪络。线性系数的训练采取固定时窗长度，动态移动的策略。并根据系统运行状态，故障状况，用户设置等调整可控硅导通角，实现调压。该装置适用于信号波形严重畸变的静电除尘系统的信号测量，测量准确，响应速度快，故障保护及时、准确，而且能测量功率、功率因数、效率等电气参数测量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于环保控制
，具体是一种基于真有效值技术的静电除尘控制装置。
技术介绍
目前的静电除尘控制装置多采用平均值测量方法，具体将低压，高压侧的电流、电压，通过取绝对值或整流的非线性变换转换为单极性脉动直流信号；此信号一般有两种处理方式，一种方式是直流采样，即通过时间常数大于信号周期的R、C网络滤成直流信号之后再输入Α/D采样模块；另一种方式是交流采样，即信号直接输入Α/D采样模块，由软件在一定时间内取多个点做数值平均处理。由于测量结果受非线性转换电路及波形因素的影响，精度差，难以得到真值；而且非线性电路参数调整困难，计算结果与真实值之间的标定费时费力；更为严重的是，由于信号处理电路中的大的取直电容的存在，或者是程序中取平均值算法的影响，测量结果较实际信号变化滞后，控制的实时性差，严重影响响应速度。对于标准无失真的单一频率正弦信号可以由测出的平均值乘以系数得到，对于失真的正弦信号，则不存在固定的换算关系。电气设备的功率与提供的电流、电压的平方成正t匕，平均值转换得到的结果不可避免地存在误差，已不能真实反应实际功率消耗情况。有效值是根据被测信号在一个信号周期内的等效功率计算得到的数值，因此有效值能真实反应出被测信号的做功情况。真有效值将待测信号进行离散积分计算其均方根值，是按信号周期连续实时采样被测信号一个完整的波形，能精确，实时地测量各种波形，且不用考虑波形参数的失真度大小，检测结果与实际值完全相符。静电除尘控制器多采用可控硅移相触发的方式实现调压。具体方式为将两个可控硅反向并联之后串接在电源与整流变压器之间，通过控制可控硅导通时所对应的相位，在电源的每半个周期内触发一次可控硅，使整流变压器的输入端获得大小可调的交流电压。对导通角的控制严重破坏了各种电气信号的单一频率特性，波形畸变，谐波成分增加，平均值的测量出现误差，已不再适用。为了达到最佳除尘效率，静电除尘系统在不发生故障的前提下以极限电流、电压运行。静电除尘装置常见的故障类型为初次级的过流、过压，变压器偏励磁，高压电场火花闪络等。在不发生上述故障的情况下的除尘效率是衡量控制器性能的重要指标。多数故障的定义是基于对装置的热保护得到的，真有效值是基于等功率的原理得到的数值，直接反应了功率消耗情况，根据真有效值大小进行各种保护，更加及时且恰到好处；而由于平均值法测量的固有缺陷，使得控制装置对各种故障的判断存在偏差，从而影响了静电除尘系统的效率。在静电除尘系统中，通常会安装电流、电压表用于指示工作状况。在实际工程应用场合，机械表仍被大量使用。机械表的表笔由信号产生的平均电磁力驱动，是一种平均值的测量方式。而真有效值与平均值存在的固有误差，导致这两种测量结果不具备可比性。此外，静电除尘装置的耗电情况也是用户关注参数之一。但是由于采用平均值测量方法，目前的控制器都不能提供功率，电能，功率因数等相关参数。用户只能通过其它仪表获取相关信息。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提出了一种基于真有效值技术的静电除尘控制装置本技术具体技术路线为采用具有硬件乘、除法器的定点数DSP作为处理、控制|吴块。从静电除尘装置取样得到的初次级电流，电压信号经过放缩，平移的线性变换之后直接输入DSP的Α/D采样模块。选择计算周期为整数倍的信号周期，在一个计算周期内，等时间间隔取N (N为正整数)个时间点进行Α/D采样转换。对于每个信号，定义两个变量A和B，变量A保存信号去除偏置之后的Α/D结果的绝对值之和，变量B保存信号的平方和，在一个周期开始之前，将这两个变量清零，之后在每个时间点上，对初，次级的电流，电压同步采样，顺序转换，所有信号转换完后触发ADC转换完成中断，在中断服务程序中，根据事先标定的系数减去直流偏置，分别将结果的绝对值以及平方加入变量A和变量B。完成计算周期内的采样之后，在主循环程序中根据标定系数计算信号的平均值以及均方根值。程序进一步对计算结果标定。标定是用精度高的测量仪器对计算结果进行定度，目的在于设定DSP计算结果与真实测量值的转换关系。由于信号处理引入了直流偏置，所以在获得每一个Α/D转换值之后必须首先将偏置分量减去。在计算周期完成并获得计算结果之后，用标定系数转换最终得到真实测量值。通常情况下，信号取样、调理环节的线性度满足测量要求。从而转换仅需将计算结果乘以系数k，系数k 一般为浮点数。问题在于，浮点数运算量非常大，而且目前市场占有量最大的定点DSP并不支持浮点运算。本技术将浮点数k转换为乘以一个整数m再除以另一个整数η。程序对各信号A/D转换值分别求其绝对值之和以及求平方和。其中绝对值之和用于得到平均值的测量结果，而平方和用于得到真有效值的测量结果。用户可以通过外部电平输入或者通过通信命令选择平均值或者真有效值测量方式。在一种周期采样转换完后，如果选择为平均值测量方式，则程序将绝对值之和取平均后乘以一个整数m再除以另一个整数n，结果即为信号测量值；如果选择为真有效值测量方式，则程序将平方和取平均后开方，将开方值乘以一个整数m除以另一个整数n，结果即为信号测量值。本装置对火花闪络的判断是这样的利用最小二乘法对可控硅导通角A及次级电压V2的关系进行拟合，得到关系式V2=K1A+!^采用固定时窗动态滑动的策略学习未定参数K1, K2。具体为，以采样的一个信号周期的次级电压值及其对应的导通角为一个学习样本(Ai, V2i)，将参训样本总数固定为Μ，随着时间逐步移动，参训样本也随最新观测窗移动。程序不断吸收最新样本，删除最老样本，从而训练样本长度固定，学习规模保持不变。当产生新的样本时，根据最小二乘法公式计算线性关系系数KpK2，由该线性关系，计算当前导通角所对应的次极电压值，如果计算的二次电压值与实际的二次电压的差值超过了设定的火花判定阈值，则认为有火花闪络，进行相关故障处理。如果没有火花闪络，则将新的样本加入，同时删除时间窗所对应的最老样本。根据最小二乘法计算公式更新系数Kp K2,。本装置对变压器偏励磁的判断是这样的定义变量P+，记录正半周功率，定义变量P_，记录负半周功率。Α/D转换中断发生之后，从Α/D转换结果中减去直流偏置分量，并将电压Α/D值乘以电流Α/D值，如果电压符号为正，将乘积加入P+，否则将乘积加入P-。在一段时间窗口内，如果正负半周功率之差超过设定的阈值，则认为变压器发生偏励磁故障，进行相关故障处理。更多的，本装置还计算了初级的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，次级的有功功率，变压器效率，消耗电能等参数；这些参数可通过LCD屏等显示设备显示，也可以由用户通过通信接口查询。本技术的有益之处在于，在信号取样调整环节中避免了整流平滑，取绝对值等非线性的处理，而仅对信号进行放缩、平移等线性处理，电路简单，保证信号的测量精度以及控制的响应速度；过流、过压、短路、偏励磁等故障基于等功率的真有效值判断，更为准确、及时、恰到好处；火花闪络采用滑动时间窗的最小二乘法动态跟踪次级的电流，电压，检测可靠，抗干扰能力强。用户可以通过外部开关输入或者通过通信线发送命令等方式选择真有效值或者平均值的测量方式，使测量结果适用于不同的应用场合。此外，对测量值的标定采取了先从Α/D转换结果中减去其直流偏置分量，再将一个计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于真有效值技术的静电除尘控制装置，其特征在于，包括：信号调整模块，对静电除尘系统的信号进行放缩，滤波，平移；所述信号调整模块由两级运算放大器组成，第二级运算放大器对静电除尘系统的取样信号采样进入放缩，滤波，第二级运算放大器的同相端连接第一级运算放大器的输出端，反相端连接直接偏置电平；DSP控制处理模块，以定点数DSP为核心，对信号进行采样、处理，判断故障，根据故障状态以及运行状况调节可控硅的导通角。

【技术特征摘要】
1.一种基于真有效值技术的静电除尘控制装置，其特征在于，包括 信号调整模块，对静电除尘系统的信号进行放缩，滤波，平移； 所述信号调整模块由两级运算放大器组成，第二级运算放大器对静电除尘系统的取样信号采样进入放缩，滤波，第二级运算放大器的同相端连接第一级运算放大器的输出端，反相端连接直接偏置电平； DSP控制处理模块，以定点数DSP为核心，对信号进行采样、处理，判断故障，根据故障状态以及运行状况调节可控硅的导通角。2.根据权利要求I所述的控制装置，其特征在于DSP采用真有效值技术在信号周期内对各信号连续等间隔采样并计算均方根值，并根据标定系数转换得到真实测量值。3.根据权利要求I所述的控制装置，其特征在于，测量值的标定转换通过将Α/D采样结果减去直流偏置分量，再乘以一个整数m后除以另一个整数η实现。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张著岳，
申请(专利权)人：张著岳，
类型：实用新型
国别省市：