[发明专利]一种直流电弧等离子体电源及系统

说明书

本发明涉及一种直流电弧等离子体电源及系统，该电源及系统包括依次连接的输入整流模块、逆变模块、高频变压模块、输出整流模块和电源输出端，还包括电压补偿模块，该电压补偿模块的补偿电压输出端与输出整流模块的直流端串联设置，所述电压补偿模块的补偿电压输出端与所述输出整流模块的直流端串联设置后的电压输出端连接所述电源输出端，当所述输出整流模块的直流端输出直流起弧电压的同时，电压补偿模块输出与所述直流起弧电压方向相同的补偿电压。本发明中的电压补偿模块能够增加起弧时所需的高电压，保证了电弧放电的可靠完成。

技术领域

本发明属于直流等离子体电弧技术领域，具体涉及一种直流电弧等离子体电源及系统。

背景技术

直流电流流经气体，使原来不导电的气体被击穿后，在两极之间构成一导电的通道，进而产生电弧放电，即直流电弧等离子体。直流电弧等离子体一般是通过等离子体炬或石墨电极来实现的。直流电弧等离子体因为温度高、能量集中等特点，已经在许多领域得到了广泛的应用。目前，在机械加工行业，它被经常应用于焊接、切割、喷涂等加工领域；在冶金工业方面，它主要应用于金属的熔化与重熔、保温、新冶炼工艺等过程；在化工行业，它被用于裂解煤、生产乙炔、薄膜沉积等工艺过程；在宇宙航天领域，它被用于高温气体动力学实验、热防护材料的烧蚀实验和用作电光源等；在材料制备领域，它被用于纳米粉料制取和纳米材料合成等制备过程。随着地球能源的不断消耗和人们环保意识的逐渐提高，某些迫切需要解决的问题，如电厂锅炉等离子体点火、垃圾等离子体处理、生物质气化等，都需要使用直流电弧等离子体技术。

近年来，重点研究将直流电弧等离子体技术引入危险废弃物处理领城和研制处理危险废弃物的环保设备。由于采用非燃烧技术(无需通入空气)以及电能的使用，使得产生的气体量很少(仅由有机物分解产生)，可以得到洁净的处理废气，从而达到“零”排放。

直流电弧等离子体系统由电源、等离子体炬或者石墨电极控制柜以及电弧等构成。电源的作用是从市电获得电能并对其进行二次变换，使之成为电弧等离子体系统所需的电能形式，通过变换获得的电能在等离子体炬上形成强电场，进而使气体发生电离，在热压缩、磁压缩和机械压缩的共同作用下形成直流电弧等离子体。

直流电弧等离子体系统的能量传递途径为：电网—电源—等离子体弧—受体(或物料)。外部电网是电源获取能量的源泉，但是能量在电源的二次转换中，会有明显的损失，所以电源在直流电弧等离子体系统中扮演着重要的角色。

授权公告号为CN207368899U的中国实用新型专利文件公开了一种直流电弧等离子体电源，该电源包括主电路和控制电路，主电路如图1所示，主电路包括依次连接的整流滤波模块、高频全桥逆变模块、高频变压模块、快速整流滤波模块，以实现将电网转换成直流电弧等离子体电源输出。该电源采用高频全桥逆变模块，能够有效降低电磁干扰，并实现较大功率输出，但是，在起弧前常常需要较高的电压，该电源中仅设置有整流、逆变、变压、整流等模块不能满足起弧时高电压的需求，从而无法完成电弧放电，不能产生直流电弧等离子体。

发明内容

本发明提供了一种直流电弧等离子体电源，用以解决现有技术中的直流电弧等离子体电源不能满足起弧时高电压需求的问题；本发明还提供了一种直流电弧等离子体系统，用以解决现有技术中的直流电弧等离子体系统中的直流电弧等离子体电源不能满足起弧时高电压需求的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：