基于FPGA的静电除尘电源控制器的设计

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时间:2019-05-15

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1、辽宁科技大学硕士论文摘要摘要随着现代工业的发展,大气污染已经严重影响到生态环境和人们的身体健康。因此,烟气的净化越来越受到人们的关注。静电除尘器以其高效、节能、功耗低等特点,广泛应用于冶余、电力、化工等各个领域。本文介绍了基于FPGA的静电除尘电源控制器的设计,包括FPGA功能设计与VHDL程序实现两部分。在设计中,选用Altera公司的FPGA芯片EPlCl2Q240C6作为核心器件,通过LM331实现的V/F变换及等精度测频原理的应用,实现了具有高分辨率和转换速度的A/D转换,为控制器提供及时、准确的现场状态信号并通过运算,按照设定的规律,发出触发脉冲来控制可

2、控硅的导通角,从而实现了电源电压的控制。VHDL程序设计部分采用TOP—DOWN的设计方法,实现了整个系统的功能描述,并以QuartuslI为工具,完成了模块的硬件仿真和测试。通过对静电除尘器电场火花现象的研究,分析了除尘器供电电压与除尘效率的关系,说明了最佳火花率与供电电压平均值之间的关系,归纳并总结了精确检测火花所需要的三个条件,实现了电场火花的精确检测。通过采用二折线火花跟踪控制算法,将可控硅的移相触发脉冲作为直接控制量,同时将电场的火花率作为控制因数参与计算中,有效地解决了火花跟踪的问题。本文是采用先进的FPGA技术手段,以全硬件的控制方式实现了静电除尘电

3、源控制器,从本质上提高了系统的安全与可靠性,为静电除尘电源控制器的新型产品开发提供了基础。关键词:静电除尘器,FPGA,VHDL,等精度测频,二折线火花跟踪控制辽宁科技大学硕士论文ABSTRACTWiththedevelopmentofthemodernindustry,airpollutionhasseverelyaffectedentironmentandhumanbeing’shealth.Thereby,smokepurgeismoreandmorecatcheshumanbeing’sattention.ElectroStaticPrecipitator

4、,withthecharacteristicofhighefficiency,savingenergysourcesandlowpower,havebeenwidelyappliedinareasofmetallurgy,electricpower,chemicandsoon.ThisthesisintroducedthedesignofElectroStaticPrecipitationpowercontrollerbasedonFPGA,whichconsistsofhardwareandprogramdesignofVHDL.Intheproject.the

5、EPlCl2Q240c6ofCorporationAlteraischoosedasthemainchip.V/FconversionrealizedbyLM331andtheprincipleofequal—precisionfrequencymeasuringareachievedA/Dconversionwithhighresolutionandconvertingspeed.ThisprovidesspotsignalsingoodseasonforcontrollerandemitsspringpulsetocontroltheSCR’sconducti

6、ngangleaccordingtostatedrulesbyoperation,whichrealizescontrolofthepowervoltage.InthepartoftheprogramdesignofVHDL,thethesisadoptesthedesignmethodofTOP—DOWNtoachievethesystemicfunctionsandaccomplishehardwaresimulationandtestingbyQuartuslI.Bystudyingthescintillationphenomenon,therelation

7、withrunningvoltageandratioofdustprecipitationisanalyzed,therelationwithoptimalscintillationfrequencyandaveragerunningvoltageisexplained,andthreecriterionsinestimationscintillationareconcludedandsummarized,whichrealizesaccuratedetectionofscintillation.Atwo-stagecontrolalgorithmisadopte

8、d,inw

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