[实用新型]一种大功率模块化等离子体发生器电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种等离子体发生器电源，尤其涉及一种大功率等离子体发生器电源。

背景技术

等离子体发生器利用直流电使压缩气体（空气、氮气、氩气、氢气等）电离，并在强磁场下获得稳定功率的高温等离子体，该高温等离子气体可用作燃烧（燃烧煤粉、垃圾、特殊固体粉末）、焊接、切割等。等离子体发生器由阴极、阳极、冷却水腔和压缩气腔等组成，如图1所示。

等离子体发生器电源由直流电源（一般空载电压300V~650V）、引弧电源组成。启动时，引弧电源产生瞬时的高压脉冲，电离阴阳极之间的压缩气体，产生导电的等离子体，具有恒流特性的直流电源即可工作，导电的等离子体就是直流电源的负载。引弧成功后，引弧电源停止工作。直流电源继续提供能量，产生高温等离子气体。

目前，等离子体发生器通常采用如中国实用新型专利CN201142782Y描述的模块化IGBT电源方案，其电源模块采用无源PFC，PF值低，采用无源滤波器情况下，最高95%；效率较低，最高效率约90%；开关频率低，采用非隔离设计，需要外置大功率工频变压器隔离。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提出一种解决方案，提出了大功率模块化等离子体发生器电源，可以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型通过如下技术方案实现：

一种大功率模块化等离子体发生器电源，包括直流电源和引弧电源；所述直流电源由N个电源模块和一个监控模块MU组成；所述电源模块均为独立的恒流源，其将三相交流电转换成电压和电流可控的直流电，使得直流电源呈恒流特性；所述N个电源模块的输出作为所述等离子发生器电源的输出；所述电源模块采用数字化双DSP控制、有源PFC、软开关技术，具有宽输入电压范围、宽工作温度范围、高功率密度、高效率、自主均流的特色；所述监控模块分别与N个电源模块和引弧电路相连接，所述电源模块的输出电压、电流和功率均由所述监控模块设置和控制。

进一步地，所述引弧电源包括工频升压变压器T1和高频耦合变压器T2；工频升压变压器T1的输入端接交流电源，输出端接火花放电器后，一端接高频振荡电容，另一端接限流电阻R1，构成火花放电电路，高频耦合变压器T2一方面作为火花放电回路的电感L1，另一方面作为升压变压器将高频脉冲的电压幅值进一步升高；高频耦合变压器T2输出端的一端接一高压高频电容C3，所述高压高频电容隔离直流电源，使得引弧电源的输出可直接与直流电源的输出并联连接，同时简化了引弧电源和直流电源的输出时序控制

进一步地，所述直流电源的输入通过开关K1控制，输出通过开关K2控制；所述引弧电源的输入通过开关K3控制，输出通过开关K4控制。

进一步地，所述开关K1、K3为隔离开关/断路器或者接触器或者是二者的组合。K2、K4为隔离开关/断路器、或者继电器/接触器。

进一步地，所述等离子发生器电源采用风冷散热。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种模块化电源设计，方便系统维护，模块可在线更换，电源系统维修方便、简单；扩容方便：可根据实际需要添加或减少模块数量，组成不同容量的电源，一般单电源模块功率为3~20KW，可组成50~500KW的大功率的等离子体发生器电源；模块化冗余式供电，供电可靠性高，单模块故障不会影响系统供电，并联模块数量可在3~60之间；电源模块采用高频隔离，直流输出浮地，使用安全。

附图说明

图1是等离子发生器原理图；

图2是本实用新型的等离子发生器电源的结构图；

图3是本实用新型的等离子发生器电源的引弧电源电路图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如附图2所示，等离子体发生器电源主体由直流电源和引弧电源组成。直流电源由多个电源模块和一个监控模块MU组成，电源模块将三相交流电转换成电压和电流可控的直流电，直流电源呈恒流特性，电源模块的输出直接并联在一起，每个电源模块均为独立的恒流源。监控模块采用交流供电，在特殊设计中，监控可去掉。电源模块的输出电压、电流和功率均可由监控模块设置和控制。

电源模块采用数字化双DSP控制、有源PFC、软开关技术，具有宽输入电压范围、宽工作温度范围、高功率密度、高效率、自主均流等特色。双DSP控制即为PFC和DC/DC控制均使用独立DSP控制。