專利名稱：一種氯酸鹽電解裝置的工作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氯酸鹽電解裝置的工作方法。
背景技術：
目前，我國一些化工廠采用氯酸 鹽電解裝置對工業(yè)廢水進行處理，提取出相應具有回收價值的金屬物質，其中在電解過程中需要大量的電能，并且電能中消耗的不光是有功功率，還占用了大量的無功功率，這些無功功率影響了整個電網(wǎng)的功率因數(shù)，所以如何使氯酸鹽電解裝置有效的降低無功功率以提高其功率因數(shù)是本領域的技術難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種適于有效降低無功功率以提高其功率因數(shù)的氯酸鹽電解裝置的工作方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種氯酸鹽電解裝置的工作方法，其特征在于:2個以上的電解槽串聯(lián)成一組，即前一電解槽的電解液流出口與后一電解槽的電解液流入口依次相連；在所述電解液流出口與電解液流入口的連接處設有水泵，該水泵適于抽出前一電解槽的電解液流至后一電解槽中；
其中，①在前一個電解槽中電解液完成一次電解之后，通過水泵從所述前一個電解槽中抽出至后一電解槽中進行二次電解；
②重復步驟①，直至流入最后一個電解槽以得到電解完成液。進一步，在所述氯酸鹽電解裝置的三相電源輸入端連接一適于矯正功率因素的鏈式SVG裝置。所述鏈式SVG裝置包括:
H電橋多聯(lián)型的多電平逆變器，其由連接于所述三相電源的三相H橋功率模塊構成，其中，每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路；該多電平逆變器能自動旁路發(fā)生故障的H橋單元電路，以保證H電橋多聯(lián)型多電平逆變器正常工作，使所述鏈式SVG裝置繼續(xù)達到矯正功率因素的目的。自動旁路電路，設于各H電橋單元電路的輸出端，且當一H電橋單元電路發(fā)生損壞時，將該H電橋單元電路旁路；
采樣電路，適于采集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值；
分相電流獨立控制電路，其與所述采樣電路相連的適于根據(jù)所述三相電源的電壓和電流的瞬時值計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角
δ;
脈寬調制電路，與所述分相電流獨立控制電路相連，用于根據(jù)所述正弦調制波的調制比M和相位角3對各H電橋單元電路之間采用的載波三角波移相SPWM進行控制；S卩，當損壞的H電橋單元電路旁路后，該脈寬調制電路適于在保持所述采樣電路的采樣周期不變的基礎上，改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相SPWM的載波頻率，以獲得與該相H橋功率模塊中剩余的H電橋單元電路數(shù)量相對應的載波三角波移相SPWM的脈沖調制波形。進一步，所述分相電流獨立控制電路，包括:
鎖相環(huán)，根據(jù)所述三相電源的電壓的瞬 時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位；
無功電流給定模塊，適于根據(jù)所述鎖相環(huán)得出的電壓相位計算出該電壓相位的余弦量并與一無功電流參考值相乘，以得到實際的無功電流輸出；
有功電流給定模塊，適于根據(jù)所述鎖相環(huán)得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦量，同時根據(jù)所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參考值相減并經(jīng)過PI控制后再與所述正弦量相乘，以得到實際的有功電流輸出；
瞬時電流跟蹤模塊，用于先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流疊加，然后減去所述三相電源中的瞬時電流，并通過控制器以計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角3。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的氯酸鹽電解裝置的工作方法具有如下優(yōu)點:(I)利用所述鏈式SVG裝置，矯正由于氯酸鹽電解裝置工作造成電網(wǎng)的功率因素下降的問題，提高了變壓器的利用率；(2)在所述鏈式SVG裝置中設有備用H橋單元電路，能再一H橋單元電路發(fā)生故障時，把該故障的H橋單元電路自動旁路，并且保證H電橋多聯(lián)型多電平逆變器正常工作，即，矯正電網(wǎng)功率因素；(3)并且在該H橋功率模塊發(fā)生損壞時，無需停機檢修，保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定；(4)脈寬調制電路調節(jié)發(fā)生損壞的一相H橋功率模塊的調制波，有效的避免了諧波產(chǎn)生；(5)通過分相電流獨立控制實現(xiàn)了三相電源不平衡輸出的補償問題；(6)能有效的提高氯化鈉的轉化率，并且還可以實現(xiàn)高電流效率下的連續(xù)電解，電解周期大大縮短。


為了使本發(fā)明的內容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
圖1本發(fā)明的氯酸鹽電解裝置的連接示意 圖2本發(fā)明的氯酸鹽電解裝置連接三相電源和鏈式SVG裝置的結構示意 圖3本發(fā)明的H電橋多聯(lián)型的多電平逆變器的電路結構 圖4本發(fā)明的分相電流獨立控制電路的結構框 圖5本發(fā)明的載波三角波同相單層層疊SPWM調制的波形 圖6本發(fā)明的發(fā)生H電橋單元模塊發(fā)生故障前的脈沖生成時序；
圖7本發(fā)明的第一種故障H電橋單元模塊被旁路后的脈沖生成時序；
圖8本發(fā)明的第二種故障H電橋單元模塊被旁路后的脈沖生成時序。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明:
如圖1所示，一種氯酸鹽電解裝置的工作方法，包括:2個以上的電解槽串聯(lián)成一組，即前一電解槽的電解液流出口與后一電解槽的電解液流入口依次相連；在所述電解液流出口與電解液流入口的連接處設有水泵，該水泵適于抽出前一電解槽的電解液流至后一電解槽中；
其中，①在前一個電解槽中電解液完成一次電解之后，通過水泵從所述前一個電解槽中抽出至后一電解槽中進行二次電解；
②重復步驟①，直至流入最后一個電解槽以得到電解完成液。在所述氯酸鹽電解裝置的三相電源輸入端連接一適于矯正功率因素的鏈式SVG裝置。如圖2-3所示,所述鏈式SVG裝置包括:
H電橋多聯(lián)型的多電平逆變器，其由連接于所述三相電源的三相H橋功率模塊構成，其中，每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路；
自動旁路電路，設于各H電橋單元電路的輸出端，且當一 H電橋單元電路發(fā)生損壞時，將該H電橋單元電路旁路；
采樣電路，適于采集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值，該瞬時值包括電壓和電流的幅值、周期；
分相電流獨立控制電路，其與所述采樣電路相連的適于根據(jù)所述三相電源的電壓和電流的瞬時值計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角3 ;
脈寬調制電路，與所述分相電流獨立控制電路相連，用于根據(jù)所述正弦調制波的調制比M和相位角3對各H電橋單元電路之間采用的載波三角波移相SPWM進行控制；S卩，當損壞的H電橋單元電路旁路后，該脈寬調制電路適于在保持所述采樣電路的采樣周期不變的基礎上，改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相SPWM的載波頻率，以獲得與該相H橋功率模塊中剩余的H電橋單元電路數(shù)量相對應的載波三角波移相SPWM的脈沖調制波形。見圖4，所述分相電流獨立控制電路，包括:
鎖相環(huán)，根據(jù)所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位；
無功電流給定模塊，適于根據(jù)所述鎖相環(huán)得出的電壓相位計算出該電壓相位的余弦量并與一無功電流參考值相乘，以得到實際的無功電流輸出；
有功電流給定模塊，適于根據(jù)所述鎖相環(huán)得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦量，同時根據(jù)所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參考值相減并經(jīng)過PI控制后再與所述正弦量相乘，以得到實際的有功電流輸出；
瞬時電流跟蹤模塊，用于先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流疊加，然后減去所述三相電源中的瞬時電流，并通過控制器以計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角。其中參考電流為期望的補償電流，直流電壓參考值為期望的補償電壓。所述脈寬調制電路涉及SPWM脈寬調制法，該SPWM脈寬調制法是用一正弦波做調制波，以F倍于正弦調制波頻率的三角波做載波進行波形比較而產(chǎn)生的一組幅值相等，寬度正比于正弦調制波的矩形脈沖列來等效正弦波，從而控制開關器件(即多電平逆變器中的開關器件)的通斷。本發(fā)明采用載波三角波移相SPWM控制和載波三角波層疊式SPWM控制的混合控制算法:從整體而言，各H電橋單元電路之間采用載波三角波移相SPWM控制，而單個H電橋單元電路采用層疊式SPWM控制的方法，這種調制方法，輸出諧波含量小，開關頻率低，且能夠很好地解決逆變效率低的問題。載波三角波移相SPWM控制法，是指對于N個H電橋單元電路，采用N個相位不同，但頻率和幅值相同的載波三角波與同一個正弦調制波進行比較，產(chǎn)生出N組SPWM控制脈沖波形分別去控制N個H橋，使各個H電橋單元電路都輸出基波電壓相同的SPWM電壓波形，然后再將這N個H電橋單元電路輸出的SPWM電壓波形進行疊加而合成出SPWM多電平電壓波形。N個載波三角波的初相位角應該依次移開一個角度，若采用雙極性載波三角波，這個角度為《 =郵;若是單極性載波三角波，角度為a = 2.T/.V。載波三角波層疊式SPWM控制法是應用比較早的一種多電平逆變器的SPWM調制法。載波三角波層疊式SPWM調制法可以分為兩種，即單層層疊式SPWM調制法和多層層疊式SPWM調制法，該兩種方法都能達到本專利的技術效果。載波三角波單層層疊式SPWM調制法根據(jù)兩個三角載波的相位關系又可分為載波三角波反相單層層疊SPWM調制法(兩個載波三角波的相位相反)和載波三角波同相單層層疊SPWM調制法(兩個載波三角波的相位相同)。載波三角波反相單層層疊SPWM調制法和載波三角波同相單層層疊SPWM調制法這兩中調制方法沒有什么優(yōu)劣之分，本發(fā)明采用載波三角波同相單層層疊SPWM調制法。在載波三角波同相單層層疊SPWM調制法中，兩個載波三角波七^和的相位相同，其工作波形如圖5所示。其中和為橫軸上、下層的載波三角波，^為正弦調制波。用正弦波與三角波進行比較，在正弦波大于三角波的部分會產(chǎn)生輸出SPWM脈沖，在正弦波4小于三角波的部分會產(chǎn)生輸出電壓的零脈沖。由于hi與％:是同相的，也就是說
ltCI與uC:不對稱于坐標橫軸，所以通過正弦波與三角波的比較，產(chǎn)生的輸出電壓SPWM波形的正半周與負半軸是不相同的。任取一個H電橋單元電路進行研究，從功率角度分析。設為H電橋單元電路的
輸出電壓，J—_為相電流，為輸出電壓和相電流的夾角，則H電橋單元電路吸收的有功功率
為
權利要求
1.一種氯酸鹽電解裝置的工作方法，其特征在于:2個以上的電解槽串聯(lián)成一組，即前一電解槽的電解液流出口與后一電解槽的電解液流入口依次相連； 在所述電解液流出口與電解液流入口的連接處設有水泵，該水泵適于抽出前一電解槽的電解液流至后一電解槽中； 其中，①在前一個電解槽中電解液完成一次電解之后，通過水泵從所述前一個電解槽中抽出至后一電解槽中進行二次電解； ②重復步驟①，直至流入最后一個電解槽以得到電解完成液。
2.根據(jù)權利要求1所述的氯酸鹽電解裝置的工作方法，其特征在于: 在所述氯酸鹽電解裝置的三相電源輸入端連接一適于矯正功率因素的鏈式SVG裝置； 所述鏈式SVG裝置包括: H電橋多聯(lián)型的多電平逆變器，其由連接于所述三相電源的三相H橋功率模塊構成，其中，每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路； 自動旁路電路，設于各H電橋單元電路的輸出端，且當一 H電橋單元電路發(fā)生損壞時，將該H電橋單元電路旁路； 采樣電路，適于采集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值； 分相電流獨立 控制電路，其與所述采樣電路相連的適于根據(jù)所述三相電源的電壓和電流的瞬時值計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角δ ； 脈寬調制電路，與所述分相電流獨立控制電路相連，用于根據(jù)所述正弦調制波的調制比M和相位角^對各H電橋單元電路之間采用的載波三角波移相SPWM進行控制；S卩，當損壞的H電橋單元電路旁路后，該脈寬調制電路適于在保持所述采樣電路的采樣周期不變的基礎上，改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相SPWM的載波頻率，以獲得與該相H橋功率模塊中剩余的H電橋單元電路數(shù)量相對應的載波三角波移相SPWM的脈沖調制波形。
3.根據(jù)權利要求2所述的氯酸鹽電解裝置的工作方法，其特征在于，所述分相電流獨立控制電路，包括: 鎖相環(huán)，根據(jù)所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位； 無功電流給定模塊，適于根據(jù)所述鎖相環(huán)得出的電壓相位計算出該電壓相位的余弦量并與一無功電流參考值相乘，以得到實際的無功電流輸出； 有功電流給定模塊，適于根據(jù)所述鎖相環(huán)得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦量，同時根據(jù)所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參考值相減并經(jīng)過PI控制后再與所述正弦量相乘，以得到實際的有功電流輸出； 瞬時電流跟蹤模塊，用于先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流疊加，然后減去所述三相電源中的瞬時電流，并通過控制器以計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角5。
4.根據(jù)權利要求3所述的氯酸鹽電解裝置的工作方法，其特征在于包括: 所述鏈式SVG裝置的工作方法包括如下步驟: A:當一 H電橋單元電路損壞時,相應的自動旁路電路旁路該H電橋單元電路；B:所述脈寬調制電路在保持所述采樣電路的采樣周期不變的基礎上，改變所述損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相SPWM的載波頻率，以獲得與該相H橋功率模塊中剩余的H電橋單元電路數(shù)量相對應的載波三角波移相SPWM的脈沖調制波形； 所述分相電流獨立控制電路的工作方法包括如下步驟: (1)通過鎖相環(huán)根據(jù)輸入的所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位； (2)根據(jù)所述鎖相環(huán)得出的電壓相位計算出該電壓相位的余弦量并與一無功電流參考值相乘，以得到實際的無功電流輸出； (3)根據(jù)所述鎖相環(huán)得 出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦量，同時根據(jù)所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參考值相減并經(jīng)過PI控制后再與所述正弦量相乘，以得到實際的有功電流輸出； (4)用于先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流疊加，然后減去所述三相電源中的瞬時電流，并通過控制器以計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氯酸鹽電解裝置的工作方法，包括2個以上的電解槽串聯(lián)成一組，即前一電解槽的電解液流出口與后一電解槽的電解液流入口依次相連；在所述電解液流出口與電解液流入口的連接處設有水泵，該水泵適于抽出前一電解槽的電解液流至后一電解槽中；在所述氯酸鹽電解裝置的三相電源輸入端連接一適于矯正功率因素的鏈式SVG裝置。本發(fā)明能有效的提高氯化鈉的轉化率，并且還可以實現(xiàn)高電流效率下的連續(xù)電解，電解周期大大縮短。
文檔編號C25B9/00GK103103553SQ20121053963
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者黃東, 包金祥 申請人:蘇州新區(qū)化工節(jié)能設備廠