采用雙CPU設計高壓電源調整器

摘　要：介紹一種采用雙CPU控制的電除塵器高壓電源調整器軟硬件實現方法。該裝置運用雙CPU控制及RAM資源共享技術，利用16位單片機的快速A/D采樣、處理及實時控制，提高了A/D采樣速度和測量精度，解決了利用單CPU電路采樣對火花閃絡識別所存在的可靠性不高問題。編程采用80C196KB匯編語言模塊化設計。
關鍵詞：電除塵；雙CPU控制；RAM資源共享；火花閃絡
分類號：TP368；TM762　文獻標識碼：B
文章編號：1006-6047(2000)01-0036-02

TheDesignofHighVoltagePowerSourceAdjusterwithDualCPU

FUQi-wen
（NanjingElectricPowerAutomationEquipmentGeneralFactory,Nanjing210003,China）
CHENZhen
（NanjingElectricPowerAutomationEquipmentGeneralFactory,Nanjing210003,China）
XIAOYou-guo
（NanjingElectricPowerAutomationEquipmentGeneralFactory,Nanjing210003,China）

Abstract：InbothHWandSW,therealizationconceptofHVpowersourceadjusterforelectricdustclearerisintroduced.ItisunderthecontroloftwoCPUsandappliesdatasharingtechnologywithadual-portRAM.The16bitsingleshipmicroprocessorisusedforquickA/Dsamplingdataprocessingandreal-timecontrol,itincreasestheA/Dsamplingspeedandmeasuringprecision,thelowreliabilityprobleminflashrecognitionwithsingleCPUisthussolved.TheSWisofmoduledesigninassemblelanguage80C186KB.
Keywords：electricdustclearer;dualCPUcontrol;RAMdatasharing;flash▲

1　硬件設計

　　電源調整器的硬件設計，采用雙CPU控制及RAM資源共享的電路結構。其中測量單片機專門對電除塵器運行的一、二次信號進行快速采樣處理，并根據其結果對可控硅的導通角及保護動作電路、D/A電路進行控制；而管理單片機則從事鍵盤控制、顯示管理、與上位機通信管理及對高壓硅整流變壓器內的油溫、油位、瓦斯等傳感量的監測工作。整個裝置將主回路除外的硬件電路集于一體，與高壓控制柜聯接簡單、方便，其原理框圖如圖1。

圖1　硬件原理框圖

　　由圖1可見，借助于雙口RAM，管理CPU與測量CPU之間快速地進行數據交換，既提高了測量CPU的采樣速率，又避免了鍵控操作、上位機通信時對A/D采樣的時間間隔造成的偏移，保證了對火花閃絡識別的準確性和設備長期運行的可靠性。

2　軟件設計

　　軟件采用80C196匯編語言編程，編譯后轉化為機器語言固化在EPROM中。程序采用模塊化結構，兩只CPU直接通過雙口RAM進行數據交換，占用的內存空間小，運行速度快。其中，測量CPU的軟件由測量及火花識別子模塊、信號同步子模塊、D/A處理子模塊、導通角恢復子模塊、導通角動態控制子模塊等組成。管理CPU的軟件由鍵盤控制、顯示子模塊、傳感量監測子模塊、故障信息保存子模塊及上位機通信子模塊等組成。測量CPU和管理CPU的軟件主流程圖如圖2、圖3所示。

圖2　測量CPU主流程圖

圖3　管理CPU主流程圖

3　問題的分析與解決

　　電除塵器的高壓硅整流變壓器是一個等效電感，而電除塵器本體又是一個等效電容，因此，工作于電除塵器本體的二次電流I2、二次電壓U2波形與一次電壓U1波形的關系如圖4所示。由圖可見，二次電流為滯后于一次電壓的直流脈動波形，故不能用常規的A/D方法來實現對火花閃絡的識別。換而言之，對二次電流波形的采樣速率應盡可能高，采樣點數之間的時間間隔應盡可能地均勻、恒定才能保證測量精度，對火花閃絡的識別才能準確、可靠。為使整個程序運行經濟合理，A/D采樣一般采用中斷方式進行。若采用單CPU控制，一方面如果有中斷源產生時(如鍵盤中斷或上位機通信中斷等)，必然影響A/D采樣點與點之間的均勻性，在對當前采樣值與前次采樣值進行比較時，不可避免地影響對火花識別的準確性；另一方面，由于單CPU控制除了對一、二次信號，高壓硅整流變壓器的傳感量信號進行測量外，還要進行鍵盤控制、顯示管理、故障信息的保存及與上位機通信等，采樣的速率就不可能太高，同樣影響了測量精度，造成對火花閃絡識別漏判或誤判的可能性。采用雙CPU控制及RAM資源共享技術，將雙CPU進行合理分工，消除了在進行鍵控操作及上位機通信時對A/D采樣的影響，提高了對火花閃絡識別的準確度，保證了電除塵器設備長期運行的可靠性。
　　運用雙CPU控制及RAM資源共享技術實現的DKZ-141型電除塵器電源調整器已在靖遠電廠成功投入運行，經西安熱工研究院的測試對比試驗，其結論是：更換后的調整器，運行電流、電壓相對穩定，除塵效率明顯提高，提高幅度在0.25～0.35范圍內(同一負荷下對比，即從原效率的99.1提高到99.46)。

圖4　一次、二次波形

4　結束語

　　對火花閃絡識別的誤判，將影響電除塵器的除塵效率，而對火花閃絡漏判將可能形成強火花，甚至出現拉弧，造成對設備的危害。如何提高測量精度及對火花閃絡識別的準確度，一直是困擾電除塵器高壓電源控制的核心問題；建立在雙CPU控制及RAM資源共享技術的基礎上，采取軟件與硬件相結合的方式，解決了這個問題，實現了對火花閃絡的準確、及時的識別，保證了電除塵器長期在的有效電暈功率下工作，體現了安全、可靠、實用、的統一?！?/p>

作者簡介：傅啟文(1958-)，男，工程師，現從事電力系統煙氣除塵研究與應用工作；
　　　　　陳震(1975-)，男，工程師，現從事電力系統煙氣除塵研究與應用工作；
　　　　　肖友國(1941-)，男，教授級高工，現從事電力系統煙氣除塵及脫硫研究與應用工
　　　　　作。
作者單位：傅啟文（國家電力公司南京電力自動化設備總廠，江蘇　南京　210003）
　　　　　陳震（國家電力公司南京電力自動化設備總廠，江蘇　南京　210003）
　　　　　肖友國（國家電力公司南京電力自動化設備總廠，江蘇　南京　210003）

參考文獻：

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［2］李秋蘭.電除塵器效率影響因素的試驗研究［J］.電除塵及氣體凈化，1995，1(3)：16～22
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(責任編輯：戴緒云)