[發明專利]基于FPGA的恒流型中頻除塵電源火花閃絡檢測處理系統

有效

• 申請號: 201910361474.1
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110152887B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 金龍;汪濤;潘鵬;徐志科;趙志剛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B03C3/34
• 分類號: B03C3/34;G01R19/25
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳海燕

本發明公開了一種基于FPGA的恒流型中頻除塵電源火花閃絡檢測處理系統，包括FPGA模塊，主控制器，電流滯環模塊，滯環信號轉換模塊，帶滯環的電壓比較模塊，采樣調理模塊，驅動模塊；FPGA控制模塊接收控制器信號和外部電路信號，通過內部算法實現檢測和處理火花閃絡，滯環信號轉換模塊將數字控制信號轉換為電流滯環上下限模擬信號，電流滯環模塊接收實際電流值和電流上下限設定值，產生驅動信號，帶滯環的電壓比較模塊實時檢測除塵電源輸出電壓的大小變化，向FPGA傳送輸出電壓躍變信號。本發明基于恒流型除塵電源發生火花閃絡時電流變化斜率特性，并輔以輸出電壓躍變特性來實現火花閃絡檢測，可提高火花閃絡檢測的準確性；充分利用硬件電路并行執行的特點，提高火花檢測處理的快速性，改善系統的動態特性。

技術領域

本發明涉及靜電除塵領域，尤其涉及一種基于FPGA的恒流型中頻除塵電源火花閃絡檢測處理系統。

背景技術

高壓除塵電源通過在兩電極板間產生高壓，使工業煙塵荷電并向極板方向運動從而達到工業除塵的目的。除塵電源以其除塵效率高效、工作可靠、維護方便的特點得到了廣泛的應用。其中，除塵電源的輸出電壓通常運行在臨界閃絡電壓附近，由于電源負載隨工況不斷變換，極易引起電源輸出側產生火花閃絡，影響除塵效率，因此準確識別并正確處理除塵電源的火花閃絡是提高除塵電源除塵效率和工作穩定性的關鍵因素。

對火花狀態的識別基于火花發生時負載電壓電流的變化狀態。目前大部分除塵電源對閃絡的識別通過軟件比較電流電壓的大小變化判斷閃絡狀態。軟件算法涉及采樣濾波及數據處理，控制器需要處理較多的采樣數據，因此軟件識別火花狀態響應較慢。且對于恒流型除塵電源，火花閃絡發生時，電路電流并不發生跳變，軟件的準確識別較為困難，會造成火花閃絡的誤檢和漏檢，降低除塵效率。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種基于FPGA的恒流型中頻除塵電源火花閃絡檢測處理系統。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于FPGA的恒流型中頻除塵電源火花閃絡檢測處理系統，包括FPGA模塊，控制器，滯環信號轉換模塊，電流滯環模塊，帶滯環的電壓比較模塊，采樣調理模塊和功率開關管驅動模塊；FPGA模塊和控制器直接相連，FPGA模塊將系統信息傳送給控制器，控制器將控制信息寫入FPGA模塊內部，控制系統的運行；滯環信號轉換模塊和FPGA模塊相連，FPGA模塊向滯環信號轉換模塊傳送兩路不同占空比的PWM數字信號，滯環信號轉換模塊將其轉換為幅值正比于PWM數字信號占空比的直流電壓模擬信號，作為電壓比較模塊的給定電壓比較信號和電流滯環模塊的電流滯環上下限給定信號；電流滯環模塊接收經過采樣調理模塊調理后的實際電流信號和電流滯環上下限給定信號，產生功率開關管的高頻驅動信號，并傳送給FPGA模塊；帶滯環的電壓比較模塊接收經過采樣調理模塊調理后的實際電壓信號和給定電壓比較信號，得到電壓比較結果信號，并傳送給FPGA模塊；FPGA模塊根據功率開關管的高頻驅動信號和電壓比較結果信號，實時檢測火花閃絡狀態，并產生功率開關管驅動信號，傳送給功率開關管驅動模塊。

進一步地，所述FPGA模塊包括火花檢測模塊，火花處理模塊和滯環信號處理模塊；火花檢測模塊的輸入連接電流滯環模塊產生的高頻開關管驅動信號和電壓比較模塊的電壓比較結果信號；火花處理模塊的輸入連接火花檢測模塊的火花閃絡輸出信號、火花閃絡清除信號以及時鐘輸入信號，輸出的開關管鎖死信號連接驅動模塊的輸入端，輸出的閃絡信號和短路信號連接主控制器；滯環信號處理模塊的輸入連接滯環上下限給定的PWM信號、火花閃絡信號以及火花閃絡清除信號，輸出經處理后的滯環上下限PWM信號，與外部的滯環信號轉換模塊連接。

進一步地，所述火花檢測模塊包括延時計數器0，延時計數器0的使能端和清零端連接反向處理后的高頻驅動信號，延時計數器0的第三輸出端和時鐘信號經過或運算后連接延時計數器0的時鐘輸入端，延時計數器0的輸出信號和電壓比較結果信號經與運算后得到火花閃絡輸出信號。

進一步地，所述火花處理電路包括驅動信號封鎖計時電路，閃絡狀態清除電路，短路狀態判斷電路；