[发明专利]弧电源系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率变流技术领域，尤其是涉及一种广泛应用于工业、军工、科研等领域的可控宽电压调节弧电源系统及其控制方法。

背景技术

目前，弧电源已经在军工、科研、工业污染物处理等方面得到越来越来越广泛的应用。弧电源的负载一般为特种负载，如：磁体线圈、电弧加热器、电炉等，具有输出电压、电流可调，波形连续等的特点，可作为特种负载产生高压直流电能来源。而弧电源输出的电压范围直接决定了其可适用负载的范围，输出电压的范围影响了弧电源的宽领域应用。

目前，弧电源整流装置系统在国内已有应用，在现有技术当中与本发明相关的内容主要有以下文献：

文献一为清华大学谢星葵于2005年发表在《清华大学》2005年硕士论文中的论文《大功率变极性等离子体弧焊电源系统的研究》。该论文以大功率等离子弧焊为负载，详细介绍了弧电源的研制，并对弧焊电源功率转换回路、弧焊电源控制系统、弧焊系统的集成进行了阐述。该电源系统包含两部分，一部分为主弧电源，另一部分为引弧电源。主弧电源是正式弧焊工况下的工作主电源，引弧电源是负载起弧阶段的辅助电源。该系统主电源采用“AC-DC-AC-DC-AC”单电源双逆变结构，辅助电源取主电源第一段“AC-DC”方式起弧。这种弧电源装置电源系统缺点有三，其一是由于电源分为主弧电源和引弧电源，故起弧到正式工况控制及工艺处理复杂，极易造成灭弧现象；其二是电源装置系统结构复杂，不利于工业化实现；其三是电源装置输出电压范围窄，故存在应用的局限性。文献一将弧电源一分为二，分割成主弧电源和引弧电源，电源装置系统结构复杂、工艺操作繁琐、输出电压调节范围窄、功率小、运行时间短，具有一定的局限性。

文献二为于洋于2007年7月2日发表在《大连理工大学硕士学位论文》中的论文《用于污染物处理的电弧等离子体电源研制》。该论文以6kW直流拉弧逆变等离子体电源的设计及制造为目的，指出了等离子体在污染物处理上的优势，介绍了国内外在此技术上的进展及应用，并对取样于逆变弧焊电源电路部分设计，对弧焊电源的发展也作了简单介绍。文献二以直流拉弧逆变设计思路，具体介绍了其在污染物处理上的优势，但是文献二中记载的这种弧电源装置采用逆变电源设计，电源装置结构系统复杂。另外，这种弧电源需采用专用的高频变压器，而高频变压的器材料及制造工艺都十分复杂，技术设计及工程实现难度较大，增加系统装置成本，且电压调节范围窄，不适用于大量污染物的处理。同时，这种弧电源还存在偏磁饱和，以及高次谐波干扰等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弧电源系统及其控制方法，解决现有弧电源系统结构复杂、工艺操作繁琐、输出电压调节范围窄、功率小、运行时间短的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种弧电源系统的技术实现方案，一种弧电源系统，包括：

交流开关柜断路器，一端与电网侧相连，另一端与调压整流变压器相连，用于电网侧输入电源的接通与关断；

调压整流变压器，一端与所述交流开关柜断路器相连，另一端与整流进线交流柜断路器相连，通过变换所述调压整流变压器的档位，控制所述调压整流变压器的各分接点，进行输出电源的粗放调节；

整流进线交流柜断路器，一端与所述调压整流变压器相连，另一端与晶闸管整流器相连，负责所述调压整流变压器输入电源的接通或关断，所述弧电源系统通过所述交流开关柜断路器和所述整流进线交流柜断路器的接通或关断控制，实现输出电源电压范围的初步选择；

晶闸管整流器，包括两组以上以串联方式连接的晶闸管整流单元，所述晶闸管整流一端与所述整流进线交流柜断路器相连，另一端与负载相连，通过对所述晶闸管整流器的晶闸管元件导通角进行控制，实现输出电源的精细调节。

优选的，所述交流开关柜断路器进一步包括断路器QF01、断路器QF02和断路器QF03，所述断路器QF01、断路器QF02和断路器QF03的一端分别与电网侧相连。

优选的，所述调压整流变压器进一步包括变压器T1、变压器T2和变压器T3，所述变压器T1的一端与所述断路器QF01的另一端相连，所述变压器T2的一端与所述断路器QF02的另一端相连，所述变压器T3的一端与所述断路器QF03的另一端相连。