用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构制造技术

用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，包括多绕组裂相整流变压器，按使用需求的放电通道数量，与供电的交流电源相连，将输入的三相交流电压变换为与放电通道数量个数相同的多组三相交流电压，整流管整流滤波电路的电路输入与整流变压器输出的一组三相相连，将三相交流整流滤波为平直直流提供给后续逆变电路；控制单元包括对放电需要输出的给定调理电路的输出值与输出电压和电流的采样调理电路的实时值，引弧电源与高频降压变压器及高频整流环节输出直流的负极隔离耦合后串联相连，控制单元与上位机相连。本实用新型专利技术将主放电电源与起弧电源组合成一个模块，使用中可以按放电通道数量进行组合，有效的解决了基于现有技术制造的电弧电源的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构
本技术涉及电弧等离子体应用
，特别涉及用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构。
技术介绍
在工业生产及应用中，获得等离子体的方式是多种多样的，但归结起来主要有三种：即热电离、光辐射电离和放电电离。而通过放电电离，能够产生能量集中、热量大，温度高(达3×104K)的等离子体，并称其为电弧等离子体。电弧等离子体作为物质存在的第四态，正是由于其具有温度高、电热转换效率高的特点，是一种应用前途广阔且洁净的高温热源，被广泛应用于航空工业、环境保护、焊接及核物理实验、新材料制造、等离子体冶金、超细粉生产、等离子切割、焊接和喷涂。近年来，对于等离子体技术的研究，主要集中在天体空间、核聚变能源、环境保护、核裂变的废料和医疗垃圾处理等新领域，电弧等离子体由于自身温度高、反应活性好、能量密度大的特点，为高危固体污染物的处理提供了新途径。为气体放电产生电弧提供高性能电源是气体放电研究中的核心，是电热转换过程的关键设备，是取得电弧等离子体研究正确成果的关键因素，在国内外有着广泛的研究。多年来气体放电电源在国内外使用的有：调压器调压式单相或多相交流电源、使用晶闸管交流调压的可控式交流电源、使用晶闸管移相控制的直流电源、直接使用电焊机电源这四种类型。因调压器调压式单相或多相不控制交流电源仅仅依靠人为手动调节，无快速闭环调节功能；使用晶闸管移相控制的交流调压或直流电源，因在气体击穿形成等离子体之前，两个输出放电电极之间阻抗很大，晶闸管无法导通，需要安装很大功率的假负载，使得控制和应用变得极为复杂；直接使用电焊机电源作为电弧电源，因电焊机类型一定，最高输出电压与最大输出电流基本就为定值，使用很不方便，且体积大，对需要多组放电电极的应用场合，很难完成协调与配合控制。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本技术的目的在于提供用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，将主放电电源与起弧电源组合成一个模块，使用中可以按放电通道数量进行组合，有效的解决了基于现有技术制造的电弧电源的缺陷。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，包括按使用需求输出的给定调理电路1、对输出电压和电流采样调理电路2、整流变压器3、整流管整流滤波电路4、逆变电路5、控制单元6、高频降压变压器及高频整流环节7、引弧电源8、主放电电极9、上位机11共10个单元；所述多绕组裂相整流变压器3，按使用需求的放电通道数量，与供电的交流电源相连，将输入的三相交流电压变换为与放电通道数量个数相同的多组三相交流电压，整流管整流滤波电路4的电路输入与整流变压器3输出的一组三相相连，将三相交流整流滤波为平直直流提供给后续逆变电路5，由逆变电路5根据控制单元6中PWM脉冲形成环节输出的PWM脉冲，经脉冲驱动与功放电路进行隔离驱动，变换为交流电压，送高频降压变压器及高频整流环节7降压匹配及高频整流后，提供给主放电电极9；所述控制单元6包括对放电需要输出的给定调理电路1的输出值与输出电压和电流的采样调理电路2的实时值，进行比较获得差值，按差值进行运算调节，改变PWM脉冲的宽度；所述的引弧电源8与高频降压变压器及高频整流环节7输出直流的负极隔离耦合后串联相连，所述的控制单元6与上位机11相连。所述主放电电极9通过等离子体形成，主放电电极9与多绕组裂相整流变压器3之间加入整流管整流滤波电路4、逆变电路5、控制单元6、高频降压变压器及高频整流环节7、引弧电源8、上位机11。所述高频降压变压器及高频整流环节7与每组等离子体主放电电极9连接的电极数量为2根，两根电极由一个分主放电开关电源和一台分引弧电源组合供电。所述多绕组裂相整流变压器3一次接为三角形，二次可以采用外延三角形或其他接线方式，构成多个不同移相角度的三相电压，多绕组裂相整流变压器3与多个整流管整流滤波单元4相连，运行时在电网交流输入侧形成12、18、24、36、48、60、72脉波。所述的整流管整流滤波单元4输出与逆变电路5相连，逆变电路5可为单相半桥、单相全桥、互补推挽结构或三相全桥，逆变电路5输出与高频降压变压器和高频整流滤波单元7输入相连，并接受控制单元6内部驱动电路输出PWM脉冲的驱动和控制，逆变电路中的主开关器件可为IGBT或MOSFET。所述的控制单元6应用多片集成电路按设计的电路原理组合而成或应用DSP与PLC及触摸屏组合完成，控制单元6的输入分别与给定调理电路1和输出电压和电流采样调理电路2相连，输出与逆变电路5中的电力电子器件驱动极相连。所述的高频降压变压器及高频整流环节7为单相或三相，输出与主放电电极9相连，同时其负极与引弧电源8经隔离耦合后串联相连。所述引弧电源8采用对单相交流整流后由桥式逆变变换为高频交流再升压的结构，其交流电压频率可根据使用要求进行调节，交流电压频率变化范围在3～20kHz之间。所述引弧电源8采用对单相交流整流后由桥式逆变变换为高频交流再升压的结构，采用倍压整流来获得高压直流，按使用时不同气体对起弧电压的不同需求，采用不同的倍压整流级数，引弧电压规格可调范围为3～15kV之间。所述的主放电电极9包括一台分主放电电源与一台分起弧电源，依据系统的放电通道数量n，由n套分主放电电源与起弧电源进行组合，n套这样的组合共同使用一台上位机11，上位机11与每套分主放电电源中的PLC进行通信。本技术的有益效果：1、本技术提供的一种用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，其采用高频开关电源形式的直流电源，由于输出直流，因此电弧稳定，发热效率高；2、本技术提供的一种用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，其控制电源采用高性能控制芯片，抗干扰性强、控制精确、响应速度快，使电源输出更加稳定。3、本技术提供的一种用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，应用高频开关变换，倍压整流引弧，引弧电压可按放电气体的不同，进行调节，引弧容易，操作简单；4、本技术提供的一种用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，因设计为可组合模块结构，使用中按实际等离子体源对放电通道数量的不同组合要求，可以进行数个组合，不但使用方便，而且降低了注入电网侧的谐波。附图说明图1按使用需求输出的给定调理电路原理图。图2输出电压和电流采样调理电路原理图。图3多绕组裂相整流变压器原理图。图4整流管整流滤波电路原理图。图5逆变电路。图6控制单元原理框图。图7高频降压变压器及高频整流环节。图8引弧电源原理图。图9两极直流供电的等离子放电电极原理图。图10系统总原理框图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细说明。如图10所示，本技术提供一种用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，包括：按使用需求输出的给定调理电路1、对输出电压和电流采样调理电路2、多绕组裂相整流变压器3、整流管整流滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，其特征在于，包括按使用需求输出的给定调理电路（1）、对输出电压和电流采样调理电路（2）、整流变压器（3）、整流管整流滤波电路（4）、逆变电路（5）、控制单元（6）、高频降压变压器及高频整流环节（7）、引弧电源（8）、主放电电极（9）；/n所述整流变压器（3），按使用需求的放电通道数量，与供电的交流电源相连，将输入的三相交流电压变换为与放电通道数量个数相同的多组三相交流电压，整流管整流滤波电路（4）的电路输入与整流变压器（3）输出的一组三相相连，将三相交流整流滤波为平直直流提供给后续逆变电路（5），由逆变电路（5）根据控制单元（6）中PWM脉冲形成环节输出的PWM脉冲，经脉冲驱动与功放电路进行隔离驱动，变换为交流电压，送高频降压变压器及高频整流环节（7）降压匹配及高频整流后，提供给主放电电极（9）；所述控制单元（6）包括对放电需要输出的给定调理电路（1）的输出值与输出电压和电流的采样调理电路（2）的实时值，所述的引弧电源（8）与高频降压变压器及高频整流环节（7）输出直流的负极隔离耦合后串联相连，所述的控制单元（6）与上位机（11）相连。/n

【技术特征摘要】
1.用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，其特征在于，包括按使用需求输出的给定调理电路（1）、对输出电压和电流采样调理电路（2）、整流变压器（3）、整流管整流滤波电路（4）、逆变电路（5）、控制单元（6）、高频降压变压器及高频整流环节（7）、引弧电源（8）、主放电电极（9）；
所述整流变压器（3），按使用需求的放电通道数量，与供电的交流电源相连，将输入的三相交流电压变换为与放电通道数量个数相同的多组三相交流电压，整流管整流滤波电路（4）的电路输入与整流变压器（3）输出的一组三相相连，将三相交流整流滤波为平直直流提供给后续逆变电路（5），由逆变电路（5）根据控制单元（6）中PWM脉冲形成环节输出的PWM脉冲，经脉冲驱动与功放电路进行隔离驱动，变换为交流电压，送高频降压变压器及高频整流环节（7）降压匹配及高频整流后，提供给主放电电极（9）；所述控制单元（6）包括对放电需要输出的给定调理电路（1）的输出值与输出电压和电流的采样调理电路（2）的实时值，所述的引弧电源（8）与高频降压变压器及高频整流环节（7）输出直流的负极隔离耦合后串联相连，所述的控制单元（6）与上位机（11）相连。


2.根据权利要求1所述的用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，其特征在于，所述主放电电极（9）通过等离子体形成，主放电电极（9）与整流变压器（3）之间加入整流管整流滤波电路（4）、逆变电路（5）、控制单元（6）、高频降压变压器及高频整流环节（7）、引弧电源（8）和上位机（11）。


3.根据权利要求1所述的用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，其特征在于，所述高频降压变压器及高频整流环节（7）与每组等离子体主放电电极（9）连接的电极数量为2根，两根电极由一个分主放电开关电源和一台分引弧电源组合供电。


4.根据权利要求1所述的用于电弧等离子体的可组合开关型电源结构，其特征在于，所述整流变压器（3）一次接为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏，曹科，
申请(专利权)人：陕西高科电力电子有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61