一种IGBT逆变式等离子弧电源制造技术

本实用新型专利技术为一种ＩＧＢＴ逆变式等离子弧电源，包括五组机箱和内置电路，所述内置电路置于机箱内，所述内置电路包括操作主控制模块、程序协同控制模块、１００ＫＷ级ＩＧＢＴ逆变式电源；所述操作主控制模块分别与五个结构相同、相互并联的程序协同控制模块相连接，每一个程序协同控制模块分别连接一组结构相同的１００ＫＷ级ＩＧＢＴ逆变式电源，五组１００ＫＷ级ＩＧＢＴ逆变式电源分别与负载相连接，其中每组１００ＫＷ级ＩＧＢＴ逆变式电源由一个程序协同控制模块和四个结构相同、相互并联的２５ＫＷ的ＩＧＢＴ逆变式单元电源连接组成。本实用新型专利技术采用高频ＩＧＢＴ逆变和模块式以及Ｎ＋Ｍ冗余结构，效率高、可靠性高。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及环保设备和电力电子
，具体是用于为焚烧处理固体垃圾的高温等离子弧提供一种以高频IGBT逆变技术为核心的500KW 级节能高效电源及其数字化协同控制技术。
技术介绍
随着电子产业技术水平日益快速的不断升级和社会对电子类消费产品需 求的不断更新和膨胀，电子产品等固体垃圾被废弃和淘汰的速度越来越快。 近年来，随着各类家用电器和电脑、手机等办公和通信设备日益普及，尤其 是这类高技术产品更新换代不断加速，在未来的几年内，我国的电子产品将 会进入一个前所未有的报废高峰期。采用温度高达5000~8000QC的等离子弧取代传统的油燃烧、电热焚烧 电子等固体垃圾，不仅可以充分烧毁电子废弃物和有害化学元素，大大减少 对人类健康和环境安全造成极大的危害，同时还可以把电子垃圾中含有的铜、 汞、金等贵金属有效地进行熔炼、提取，因此，该种焚烧方法的可资源化程 度更高，再循环利用的经济价值和环境价值也更高。高温等离子弧焚烧电子 等固体垃圾的新技术，在国外愈来愈多的被采用，国内也开始引进和采用。 然而，由于电子等垃圾处理量的不断增加和提高处理效率的要求，等离子弧 不仅需要愈来愈大的功率，而且短路引弧和在电极距离子弧长调节过程造成 输出电流电压的较大跳动，甚至用示波器无法捕捉波形，且不同的电极结构 和小弧转大弧的引弧方式不同，其跳动情况也不同。此外，要求它每天工作 24小时，可靠性要求极高。为此，至今国内外大都数采用的大功率电源还是 停留在用传统的耗电耗材多、冲击电流大、控制调节性能较差的晶阐管式整 流电源。虽然也开始采用IGBT逆变式电源，但不仅功率较小，而且可靠性 和技术成熟性有待改进、发展和提高。此外，这种大功率节能电源技术还可 用于发电锅炉点火和助燃、城市煤的汽化和海水谈化等等。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种为高效焚烧处理电子等固体垃圾的、基于高频IGBT逆变和模块式N + M冗余结构技术为核心的500KW级节能高 效电源装备及其数字化协同控制技术，简称焚烧处理固体垃圾的500KW级 等离子弧节能高效电源技术。由于功率转换频率从传统的50Hz提高到 20000Hz以及采用模块式和N + M冗余结构，从而使主变压器的材料及其耗 电成反比大大减少，效率髙达90%以上，节材60~70%，对网电冲击电流 很小，控制性能好、可靠性髙。在某个单元模块出故障时冗余结构中的储备 单元将被自动切换而投入，保证不停机而可以使检修正常运行。为实现本技术的目的采用如下技术方案 一种IGBT逆变式等离子 弧电源，包括五个机箱和内置电路，所述内置电路置于机箱内，所述内置电 路包括操作主控制模块、程序协同控制模块、100KW级IGBT逆变式电源； 所述操作主控制模块分别与五个结构相同、相互并联的程序协同控制模块相 连接，每一个程序协同控制模块分别连接一组结构相同的100KW级IGBT 逆变式电源，五组100KW级IGBT逆变式电源分别与负载相连接。更具体的，所述100KW级IGBT逆变式电源由一个程序协同控制模块 和四个结构相同、相互并联的25KW级IGBT逆变式单元电源连接组成； 所述每个25KW级IGBT逆变式单元电源，由IGBT逆变主电路和反馈闭环 恒流控制电路构成，所述IGBT逆变主电路由电磁兼容模块、输入整流滤波 模块、高频功率IGBT逆变全桥模块、高频功率主变压模块、高频整流滤波 模块、稳弧模块依次连接组成，其中，电磁兼容模块与三相交流输入电源相 连接，稳弧模块与负载相连接；所述反馈闭环恒流控制电路包括平均电流电 压检测模块、比较器、等离子弧电参数给定模块、单片机控制模块、PWM 脉宽调制模块和高频驱动模块，其中，平均电流电压检测模块一端与负载相 连接，另一端与比较器模块输入端相连接，比较器另一输入端连接等离子弧 电参数给定模块，比较器输出端与单片机控制模块相连接，单片机控制模块 与PWM脉宽调制模块相连接，PWM脉宽调制模块与高频驱动模块相连接， 高频驱动模块与高频功率IGBT逆变全桥模块相连接，单片机控制模块与程 序协同控制模块相连接。也就是说，所述程序协同控制模块包括两层的程序 协同控制模块，其中一层(五个)的程序协同控制模块，每个分别连接四个25KW级IGBT逆变式单元电源的单片机控制模块，组成100KW级的IGBT逆变式电源的程序协同控制网络；另一层(五个)的程序协同控制模块，每个分别连接一组100KW级IGBT逆变式电源的程序协同控制模块，组成500KW级的IGBT逆变式电源的程序协同控制网络。为了更好地实现本技术，所述每个25KW级IGBT逆变式单元电源还包括安全保护电路，所述安全保护电路包括网压检测模块、安全保护模块，所述网压检测模块一端与三相交流输入电源相连接，另一端与安全保护模块相连接，所述安全保护模块与PWM脉宽调制模块相连接。所述单片机控制模块主要由单片微机PALCE22V10Q、反相器ULN2003A及其外围电路相互连接组成。所述PWM脉宽调制模块主要由误差放大电路、PWM集成控制芯片SG3525及其外围电路相互连接组成。所述高频驱动模块主要由两个高频脉冲变压器M1和M2、芯片2SK1417、 M74HC4049和CD4011及其外围电路相互连接组成。所述高频功率IGBT逆变全桥模块由两个单元的IGBT及其外围电路组成。本技术的设计原理为本技术采用20KHzlGBT逆变技术，IGBT单管耐压达1200V以上，额定电流150A。本设计采用了两个IGBT管串联模块，并由两个模块组成全桥式电路模块，不必并联增大功率能力，特别适合25KW级单元功率输出的所需场合，饱和压降比较低，有利于减少管子功率损耗。本技术由五组100KW (含四个25KW单元)主机电源电路相互并联组成，即由20个25KW单元主电路结构相同的模块并联工作，由分组分层程序协同控制和反馈闭环恒流、均流控制调节，输出500KW的电流、电压以及外端电参数显示。每个25KW单元主电路的三相交流输入电源经过电磁兼容(EMC)模块、输入整流滤波模块成为平滑直流电后进入高频功率IGBT逆变全桥模块，然后通过高频功率主变压模块，把520多伏的高频交流电压降为约250V，再经高频整流滤波模块、稳弧模块后成为平滑直流电后提供负载(等离子弧/体)用电。与此同时，反馈闭环恒流控制模块将平均电流电压检测模块检测到的等离子弧的电流信号与等离子弧电参数给定模块给定的参数进行比较，经过反馈闭环恒流控制模块的模糊控制算法运算，发给PWM脉宽调制模块一个信号，PWM脉宽调制模块根据反馈闭环恒流控制模块的算法产生两路PWM信号。这两路PWM信号通过高频驱动模块放大，去控制驱动高频功率IGBT逆变全桥模块的IGBT管开通和关断，从而得到20KHz高频高压交流电，高频高压交流电再经过功率主变压模块降压和高频整流平滑和输出端的稳弧模块，转换成符合等离子弧焚烧固体垃圾、电子垃圾工艺要求的大电流高电压的等离子弧电流，也就是反馈模糊闭环恒流控制过程。网压检测模块检测三相交流输入电压，把检测到的电压信号送给安全保护模块，如出现过压、欠压、超温的现象，安全保护模块将送给PWM脉宽调制模块一个信号，产生低电平通过高频驱动模块关断高频逆变模块的IG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＩＧＢＴ逆变式等离子弧电源，其特征是，包括五组机箱和内置电路，所述内置电路置于机箱内，所述内置电路包括操作主控制模块、程序协同控制模块、１００ＫＷ级ＩＧＢＴ逆变式电源；所述操作主控制模块分别与五个结构相同、相互并联的程序协同控制模块相连接，每一个程序协同控制模块分别连接一组结构相同的１００ＫＷ级ＩＧＢＴ逆变式电源，五组１００ＫＷ级ＩＧＢＴ逆变式电源分别与负载相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄石生，刘晓光，廖红武，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]