基于單片機控制的直流穩(wěn)壓電源的畢業(yè)設計

1、天津大學仁愛學院本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱靜電除塵電源單片控制系統(tǒng)的設計系 名 稱信息工程系專業(yè)名稱自動化學生姓名指導教師一、課題來源及意義 隨著社會的發(fā)展，空氣污染越來越嚴重而各類工業(yè)排放的煙塵又是空氣污染的主要來源。因此，煙氣的清除對環(huán)境保護有著重要的意義。靜電除塵電源控制系統(tǒng)是除塵設備中的重要組成部分，所以它的質(zhì)量的好壞直接影響到除塵效果和穩(wěn)定性。二、高壓靜電除塵電源國內(nèi)外的發(fā)展及現(xiàn)狀我國是個靜電除塵器大國，我國靜電除塵器使用的電源過去和現(xiàn)在基本上都是工頻50Hz晶閘管相控整流供電。工頻整流電源效率低，輸出文波大，不利于節(jié)能減排，消耗大量銅和鐵，不利于可持續(xù)發(fā)展。而高頻開關電

2、源供電電源能夠克服上述缺點，歐美發(fā)達國家都已采用高頻開關電源給靜電除塵器供電。近年來國內(nèi)的靜電除塵企業(yè)也意識到節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的重要性，也已紛紛開展高頻化靜電除塵電源的研制，并有企業(yè)開始小批量生產(chǎn)。武漢某公司自主研發(fā)的靜電除塵高頻高壓電源在國內(nèi)屬領先水平。該類產(chǎn)品采用三相整流后IGBT全橋軟開關諧振逆變在經(jīng)變壓器升壓和高壓整流的基本拓撲，輸出電壓20-70KV，輸出電流20-800mA,輸出額定功率56KW，電源轉換率大于93%，開關頻率為20KHz。該公司的產(chǎn)品的產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)多個電廠和鋼廠使用。整體看來國內(nèi)企業(yè)所研制的高頻靜電除塵電源輸出功率都不高，因為額定功率越大,制造工藝和控制技術

3、的難度也越大，因此國內(nèi)研發(fā)的產(chǎn)品僅局限于小功率等級的除塵電源。國外在高頻金電除塵電源方面有比較大的技術優(yōu)勢，如美國的GE公司、丹麥的F.L.SMITH公司和法國的ALSTOM等公司都有相應的產(chǎn)品。法國的ALSTOM公司的新產(chǎn)品開關集成整流器SIR（Switched Integrated Rectifier ）是高頻靜電除塵電源的代表之作，具有業(yè)界較領先的水平，相對于傳統(tǒng)的電源能夠在相同的封裝空間內(nèi)傳輸大得多的功率。ALSTOM全球范圍在役SIR電源有800多臺，最大規(guī)格1.7A/70KV，在中國境內(nèi)推廣的實際規(guī)格只有0.4A/72kV和0.8A/72kV，目前ALSTOM公司的這類產(chǎn)品單價為4

4、0多萬，是單相工頻整流電源的5倍還多，相對較貴，因此應用也比較局限。 三、研究目標利用單片、計算機通訊、電力電子技術，以及電子電路設計的基本能力來完成高壓靜電除塵系統(tǒng)的單片控制系統(tǒng)部分設計。從而達到輸出高壓10萬伏，輸出電流0.5安，并采用51單片機為核心通過霍爾傳感器采集主電路的電壓電流對主電路控制并實現(xiàn)保護；對IGBT模塊實現(xiàn)觸發(fā)控制；對電源模塊進行管理。四、研究內(nèi)容1、設計電除塵電源控制部分電路。設計合理的硬件電路來實現(xiàn)所需要的測量功能，其中包括霍爾傳感器的設計，A/D轉換器的設計，單片機（51）系統(tǒng)的設計。2、編寫電除塵電源控制部分的控制程序。3、對軟件進行調(diào)試，實現(xiàn)電源控制的目的。五

5、、研究方法與手段1、設計方案：交流輸出A/D轉換89S51單片機RAM.ROM接口時鐘報警保護信號輸出電路霍爾傳感器霍爾傳感器功能：主電路電壓電流信號的采集。A/D轉化模塊功能：將輸入的電壓轉換成相應的數(shù)字量輸出。單片機控制系統(tǒng)模塊功能：對輸入信號進行分析計算，數(shù)據(jù)存儲，主電路的控制、保護控制命令。2、設計要求：首先由霍爾傳感器對進來的有關參數(shù)，如電流、電壓進行檢測，然后這些參數(shù)經(jīng)轉換電路變換為所需要的電流電壓標準模擬信號，這些模擬信號由采樣-保持電路將模擬信號按周期，依一定次序逐個采入，經(jīng)放大器、A/D轉換器轉換成相應的數(shù)字量信號，再將數(shù)字信號傳輸給單片機，然后運行相應程序?qū)Σ杉男畔⑦M行綜

6、合分析、計算。實驗室現(xiàn)有設備：EL-MUT-III型單片機教學實驗箱六、進度安排1、2009.12.07-2010.03.15 查找資料，了解了靜電除塵的意義來源以及工作原理，單片機的原理及應用，霍爾傳感器的原理，完成開題報告。2、2010.03.16-2010.03.31 設計電除塵電源控制部分的電路3、2010.04.01-2010.04.15 編寫控制系統(tǒng)程序4、2010.04.16-2010.05.09 對系統(tǒng)軟件進行調(diào)試5、2010.05.10-2010.06.01 撰寫論文，準備答辯。八、參考文獻1 陽憲惠工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡 M北京：清華大學出版社，20032 陽憲惠現(xiàn)場總線技

7、術及其應用M 北京：清華大學出版社，19993 余永權ATMEL89系列單片機應用技術北京：北京航空航天大學出版社，20024 劉志剛電力電子學 M北京：清華大學出版社，20045 李剛，林凌與8051兼容的高性能、高速單片機C8051Fxxx M北京：北京航空航天大學出版社，20026 趙晶電路設計與制版Protel99高級應用 M北京：人民郵電出版社，20007 閻石數(shù)字電子技術基本教程 M北京：清華大學出版社，20078 王兆安，黃俊電力電子技術 M北京：機械工業(yè)出版社，20009 吳功宜計算機網(wǎng)絡 M北京：清華大學出版社，200710 王化祥自動檢測技術 M北京：化學工業(yè)出版社，200911 倪志蓮劉軍單片機應用技術 M北京：北京理工大學出版社，201010 劉軍，石健將.靜電除塵電源的發(fā)展J.環(huán)境工程,2008, 26(5):44-47.11 劉濤,王敦慶，常陽光.基于單片機的靜電除塵控制系統(tǒng)設計J.單片機 開發(fā)與應用，2008，24（9-2）:51-53.12 魯光輝.霍爾電流傳感器的性能及應用J.四川文理學院學報，2007,17（2）:40-4213 無.單片機控制的靜電除塵電源調(diào)壓系統(tǒng)BD., 2010