一種等離子熔煉電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種等離子熔煉電源系統(tǒng)，包括主變壓器、同步變壓器、電源主電路和控制電路；主變壓器二次側(cè)連接電源主電路和同步變壓器，控制電路連接于同步變壓器二次側(cè)，控制電路輸出信號接于電源主電路可控硅的觸發(fā)角，控制電源主電路的通斷；主變壓器提供系統(tǒng)所需的動力電源和控制電源，交流供電電流通過穩(wěn)壓器把交流電壓調(diào)整為24V直流電為電流反饋器、電壓反饋器、六路脈沖形成器提供直流工作電源，電流檢測信號和電壓檢測信號實時檢測直流電壓和電流，通過電壓給定值和電流給定值比對，對實時對電壓、電流進行修正，得到穩(wěn)定的直流電壓、電流，具有能耗低、效率高、電流輸出精度高、電源外特性好、體積小、成本低、對電網(wǎng)波動響應(yīng)特性好、可靠性高的特點。
【專利說明】一種等離子熔煉電源系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種等離子熔煉電源系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]plasma melting用惰性氣體(如気)、還原性氣體(如氫氣)或兩種氣體的混合物作介質(zhì)，溫度達3萬度以上的純凈等離子電弧或等離子束作熱源進行熔煉的一類冶金方法的總稱?？稍谟袪t襯的爐子中進行熔煉，也可以自耗電極的形式熔化提純。主要用于特殊鋼、超低碳不銹鋼、高溫合金以及活性和難熔金屬(如鎢、鑰、錸、鉭、鈮、鋯等)的生產(chǎn)。利用等離子弧作為熱源來熔化、精煉和重熔金屬的一種冶煉方法，簡稱PM。有時它的熔煉對象也可以是非金屬材料。等離子熔煉屬于等離子體在冶金中的一個應(yīng)用分支，也是特種熔煉技術(shù)的主要方法之一。等離子弧與自由電弧不同，屬于壓縮電弧，能量高度集中，電離度更高，它是用通有氣體的等離子槍對電弧施以壓縮而形成的。等離子熔煉的特點是電弧具有超高溫并可有效地控制爐內(nèi)氣氛，因而適合于熔煉活潑金屬、難熔金屬及其合金。
[0003]等離子電源系統(tǒng)從發(fā)展初期就經(jīng)歷了兩種發(fā)展模式:交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)。由于大功率交流電源系統(tǒng)采用閘流管可控整流電路，優(yōu)點是設(shè)備成本低，輸出直流電壓能在一定范圍內(nèi)自動調(diào)整。缺點是工作壽命短，對工作環(huán)境溫度要求苛刻，一般為+ 15°C?35°C，閘流管溫度過高易于逆弧，溫度過低，管內(nèi)的水銀不能充分蒸發(fā)，管壓降大，陰極容易損壞；閘流管工作前還要預(yù)熱燈絲，工作過程中燈絲還要消耗功率，因此這些缺點是本發(fā)明要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種等離子熔煉電源系統(tǒng)，具有能耗低、效率高、電流輸出精度高、電源外特性好、體積小、成本低、對電網(wǎng)波動響應(yīng)特性好、可靠性高的特點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種等離子熔煉電源系統(tǒng)，包括主變壓器、同步變壓器、電源主電路和控制電路；主變壓器二次側(cè)連接電源主電路和同步變壓器，控制電路連接于同步變壓器二次側(cè)，控制電路輸出信號連接于電源主電路可控硅的觸發(fā)角，控制電源主電路的通斷。
[0006]所述的電源主電路包括:在主變壓器的二次側(cè)三相主電路上串聯(lián)速熔保險FUl?FU6 ;可控硅VTl正極、VT2負極連接于Al ；VT3正極、VT4負極連接于BI ；VT5正極、VT6負極連接于Cl ；電容Cl和電阻Rl、電容C2和電阻R2、電容C3和電阻R3、電容C4和電阻R4、電容C5和電阻R5、電容C6和電阻R6組成的阻容吸收電路分別依次并聯(lián)于可控硅VTf VT6上；二極管Vl和電阻R7串聯(lián)組成續(xù)流電路，并與主變壓器原邊并聯(lián)；V2并聯(lián)于整個整流回路上；在電源主電路中串聯(lián)有平波電抗器L ;主電路輸出端并聯(lián)電容C7。
[0007]所述的同步變壓器一次側(cè)A、B、C三相分別串聯(lián)FU7?FU9，用來為晶閘管VTf VT6提供同步信號作為其控制電壓。
[0008]所述的控制電路:控制電路接于同步變壓器二次側(cè)，ηΓη6是6個脈沖形成器為可控硅提供脈沖輸出信號，用來控制可控硅導(dǎo)通；nl聯(lián)接與T3 二次側(cè)6和Tl 二次側(cè)3 ；n2聯(lián)接與T3 二次側(cè)6和T2 二次側(cè)I ;n3聯(lián)接與Tl 二次側(cè)4和T2 二次側(cè)I ;n4聯(lián)接與T3 二次側(cè)5和Tl 二次側(cè)4 ；n5聯(lián)接與T3 二次側(cè)5和T2 二次側(cè)2 ；n6聯(lián)接與T2 二次側(cè)2和Tl二次側(cè)3，構(gòu)成雙脈沖控制信號電路；Ugl?Ug6連接可控硅控極的端子；控制電路中還設(shè)置了電流給定電路和電壓給定電路；在控制電路中設(shè)置了電壓、電流檢測電路以及電流、電壓反饋控制電路；穩(wěn)壓電源與電流反饋器、電壓反饋器。
[0009]穩(wěn)壓電源把交流220V轉(zhuǎn)換為直流24V為電流反饋器和電壓反饋器提供直流電源。
[0010]本發(fā)明針對等離子旋轉(zhuǎn)電極制粉設(shè)備(PREP)用等離子熔煉系統(tǒng)電源，等離子電源系統(tǒng)從發(fā)展初期就經(jīng)歷了兩種發(fā)展模式:交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)。由于交流電源系統(tǒng)存在固有缺陷，熱效率低；直流電源系統(tǒng)能夠提供恒定方向的電壓、電流，它可以做到氣流與電弧的長時間接觸，熱效率聞。從而在節(jié)能、提聞生廣效率方面具有不可取代的優(yōu)勢。選用可控硅作為整流元件，在技術(shù)方應(yīng)用方面有著成熟的背景，在使用方面具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、經(jīng)久耐用等特點。
[0011]電源主電路采用Λ/Y可控硅三相橋式全控整流電路；可控硅工作室2只可控硅同時導(dǎo)通，6只可控硅管VTl?VT6交替工作；此電路整流元件上承受的反向電壓較低，電流輸出脈動較小，變壓器利用率高。
[0012]本發(fā)明中所用電氣元件均采用國外進口元器件，該可控硅整流電源具有能耗低、效率高、電流輸出精度高、電源外特性好、體積小、成本低、對電網(wǎng)波動響應(yīng)特性好、可靠性高。解決了國產(chǎn)可控硅電源系統(tǒng)性能不過關(guān)，在熔煉過程中存在的電磁干擾會引起可控硅誤動、以及其它元件在使用中的穩(wěn)定性較差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明可控硅整流等離子電源原理框圖。
[0014]圖2是電源主電路原理圖。
[0015]圖3是控制電路原理圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0017]參見圖1，本發(fā)明高性能可控硅等離子熔煉電源系統(tǒng)由:主變壓器、同步變壓器、電源主電路和控制電路組成；
主變壓器二次側(cè)連接電源主電路和同步變壓器，控制電路連接于同步變壓器二次側(cè)，控制電路輸出信號連接于電源主電路可控硅的觸發(fā)角用來控制電源主電路的通斷。
[0018]主變壓器功能:主變壓器為等離子電源系統(tǒng)提供所需的一切動力；
所述的電源主電路組成及功能:變壓器二次側(cè)主電路三相上串聯(lián)速熔保險FUf FU6，保證了在等離子槍出現(xiàn)短路時可控硅不會被燒毀；可控硅VT11T6大功率整流元件把主變壓器T提供的380V交流電經(jīng)過整流形成等離子槍工作需要的直流電，從而為等離子槍提供穩(wěn)定的直流電源；電容Cl和電阻R1、電容C2和電阻R2、電容C3和電阻R3、電容C4和電阻R4、電容C5和電阻R5、電容C6和電阻R6組成的阻容吸收電路分別并聯(lián)與可控硅VT1?VT6上，用來保護可控硅在電源突變時受到的過電壓沖擊；二極管Vl和電阻R7串聯(lián)組成續(xù)流電路，這個電路與變壓器原邊并聯(lián)，當可控硅關(guān)斷時，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲存的能量，防止感應(yīng)電壓過高，擊穿可控硅；V2并聯(lián)于整個整流回路上，保護系統(tǒng)電壓不過載。為了使電源輸出電流平穩(wěn)在主電路中串聯(lián)了平波電抗器L ;主電路輸出端并聯(lián)電容C7，該電容起到平滑濾波作用，調(diào)節(jié)負載兩端的直流電壓曲線平滑可靠。
[0019]同步變壓器功能:同步變壓器用來為晶閘管VTrVT6提供同步信號作為其控制電壓；在同步變壓器一次側(cè)A、B、C三相分別串聯(lián)FU7?FU9保證了出現(xiàn)過流時同步變壓器不被
[0020]參見圖3，控制電路組成及功能:控制電路接于同步變壓器二次側(cè)，nfn6是6個脈沖形成器為可控硅提供脈沖輸出信號，用來控制可控硅導(dǎo)通；Ugl?Ug6連接可控硅控極的端子；控制電路中還設(shè)置了電流給定電路和電壓給定電路，為提高電源輸出的電流精度和顯示狀態(tài)，在控制電路中設(shè)置了電壓、電流檢測電路以及電流、電壓反饋控制電路。穩(wěn)壓電源把交流220V轉(zhuǎn)換為直流24V為電流反饋器和電壓反饋器提供直流電源。
[0021]可控硅等離子熔煉電源系統(tǒng)工作過程如圖1所示，主變壓器為整個電源系統(tǒng)提供穩(wěn)定的動力電源，同步變壓器接于主變壓器二次側(cè)上用來為可控硅提供同步信號來作為其控制電壓。電源主電路接于主變壓器二次側(cè)通過整流把主變壓器二次側(cè)交流電變?yōu)橹绷麟姙榈入x子弧提供電源，控制電路接于同步變壓器二次側(cè)用來控制電源主電路為等離子弧提供合適的電壓電流。
[0022]本發(fā)明所述電源系統(tǒng)工作過程如下:啟動可控硅等離子熔煉電源系統(tǒng)，主變壓器提供系統(tǒng)所需的動力電源和控制電源，交流供電電流通過穩(wěn)壓器把交流電壓調(diào)整為24V直流電為電流反饋器、電壓反饋器、六路脈沖形成器提供直流工作電源，在電壓給定值和電流給定值中輸入生產(chǎn)需要的直流電壓、電流值，通過電流反饋器進行計算分析把結(jié)果輸入脈沖形成器，脈沖信號Ug1-取6分別控制可控娃VT1-VT6的導(dǎo)通角形成直流電；電流檢測信號和電壓檢測信號實時檢測直流電壓和電流，通過電壓給定值和電流給定值比對，從而對實時對電壓、電流進行修正，得到穩(wěn)定的直流電壓、電流。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子熔煉電源系統(tǒng)，其特征在于，包括主變壓器、同步變壓器、電源主電路和控制電路；主變壓器二次側(cè)連接電源主電路和同步變壓器，控制電路連接于同步變壓器二次側(cè)，控制電路輸出信號連接于電源主電路可控硅的觸發(fā)角，控制電源主電路的通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子熔煉電源系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源主電路包括:在主變壓器的二次側(cè)三相主電路上串聯(lián)速熔保險FUf FU6 ;可控硅VTl正極、VT2負極連接于Al ；VT3正極、VT4負極連接于BI ；VT5正極、VT6負極連接于Cl ;電容Cl和電阻Rl、電容C2和電阻R2、電容C3和電阻R3、電容C4和電阻R4、電容C5和電阻R5、電容C6和電阻R6組成的阻容吸收電路分別依次并聯(lián)于可控硅VTf VT6上；二極管Vl和電阻R7串聯(lián)組成續(xù)流電路，并與主變壓器原邊并聯(lián)；V2并聯(lián)于整個整流回路上；在電源主電路中串聯(lián)有平波電抗器L ;主電路輸出端并聯(lián)電容C7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子熔煉電源系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步變壓器一次側(cè)A、B、C三相分別串聯(lián)FU7?FU9，用來為晶閘管VTI>T6提供同步信號作為其控制電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子熔煉電源系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制電路:控制電路接于同步變壓器二次側(cè)，ηΓη6是6個脈沖形成器為可控硅提供脈沖輸出信號，用來控制可控硅導(dǎo)通；nl聯(lián)接與T3 二次側(cè)6和Tl 二次側(cè)3 ；n2聯(lián)接與T3 二次側(cè)6和T2 二次側(cè)I ;n3聯(lián)接與Tl 二次側(cè)4和T2 二次側(cè)I ;n4聯(lián)接與T3 二次側(cè)5和Tl 二次側(cè)4 ；n5聯(lián)接與T3 二次側(cè)5和T2 二次側(cè)2 ；n6聯(lián)接與T2 二次側(cè)2和Tl 二次側(cè)3，構(gòu)成雙脈沖控制信號電路；Ugl?Ug6連接可控硅控極的端子；控制電路中還設(shè)置了電流給定電路和電壓給定電路；在控制電路中設(shè)置了電壓、電流檢測電路以及電流、電壓反饋控制電路；穩(wěn)壓電源與電流反饋器、電壓反饋器。
【文檔編號】H02M7/155GK104362871SQ201410644790
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】張鵬, 韓志宇, 曾光, 陳小林, 梁書錦, 周曉明, 張平祥 申請人:西安歐中材料科技有限公司