[发明专利]电源

说明书

本发明涉及一种直流电弧点火抡的电源。直流电弧点火抡利用放电电弧加热一种工作气体并产生出等离子体，然后该等离子体通过包含点火抡空心阳极的喷口。该等离子体可利用来点燃易爆的燃料，例如发电用蒸气气化锅炉中的粉化煤。该等离子体也可用来在点燃前加热燃烧室，以保证燃料稳定燃烧。

这样一种电弧点火抡可能需要的电压范围为0至1000伏，电流范围为100至300安培，即功率之范围为0至300仟瓦。

该种应用的电弧点火轮要求产生长时间周期的等离子体，使用传统的电源要维持如此长时间周期的可靠电弧被证明是有困难的。

在直流电弧点火抡中为了产生放电电弧引起的一个特殊问题在于：自阳极至阴极具有大的电压降及伴有大幅度的电压波动。该电弧通常也是具有一反向的电压-电流关系，即当电流上升时、电弧上的电压降却下降。其结果是，必须要电源作出响应降低电压，以限制电弧电流。

一种公知的电源是在交流电源干线的每相中使用一个晶闸管或一个可控硅整流器（SOR）。至少有两个晶闸管总是在任何给定时间导通，并导通电流至一电感，该电感存储能量并将输出平波，这些晶闸管依次地导通，以控制平均电流，借助一预告控制电路，它力图预先下一周期所需的电流。这些晶闸管在下一电流过零点来到时被关断。

这种电源具有诸多缺点。其一是只当晶闸管被导通时刻才可对电流施行控制，这就意味着供电周期的三分之一（当在三相电源每相中使用一个晶闸管时）的电流控制平均时延。这就导致了电流能被控制的最大数值。其结果为电感必须足够大以限制较大数值时的电流波动。这是重要的，因为电流过零才熄灭电弧，大的电流峰值导致电极的损坏。例如一个50KW的电弧点火抡使用200安培电流需要电感为20毫亨，该电感重达几吨，用来限制电流的波动使之小于50安培。这就大大地增加了电流的成本。

第二个缺点源于以下原因：开关控制是预给定的，并且是根据计算推测。而非根据任何给定时刻的真实电流客观确定的。

根据本发明，提供出一种用于电弧点火抡的直流电源，它包括：

一个输入端口，用于与直流源相连接，一个输出端口，用于与电弧点火抡的电极相连接;

串联于输入与输出端口之间的一个控制开关及一个电感;

一个续流二极管，其连接方式为，在工作中当开关导通时该二极管反向偏置，当开关断开时它正向偏置以保持直流电流流过电弧及电感;及

一个反馈电路，它具有：一个检测流经电弧的电流瞬时值的电流传感器，及一个与开关相连接的控制端，该反馈电路在工作时，用以当瞬时电流值达到第一电平值时在控制端上输出一控制信号以使开关导通，当瞬时电流值达到第二电平值时在控制端上输出一控制信号以使开关关断。

这个电路使用直流电输入并控制它以提供给电弧所需的电流。该电路的优点在于：所产生的电流与电弧电压波形无关，它是由在实时工作中的反馈电路确定的，而非由预定值控制器确定的。这就使得控制更为精确及灵敏。

反馈电路设计成：当由电流传感器测量的瞬时电弧电流达到一个选定的最大值时就使开关关断，并当所测瞬时电弧电流达到一个选定的最小值时使开关导通。换言之，电弧电流被控制得不超过某一预定的波动度。

控制电流波动的一个优点是来自于以下的事实：阴极腐蚀率正比于瞬时电流，甚至微秒级宽度的电流脉冲也能引起微汽化。降低最大电流值可导致阴极寿命的大大增加。

选择较低的电流波动度就使开关工作在较高的频率上。如果使用了较高的工作频率就能取得电感尺寸的减小。例如当使用了实施本发明的电源时，工作在200安培的电弧仅需要2毫亨的电感就能限制50安培的电流波动。与现有技术的电源相比尺寸缩小至十分之一。

更好的作法是，反馈电路包括能保证开关的关断不小关一最小时间值，及保证开关的导通不小于一最小时间值的装置;及包括保证其电流不超过一故障电平的装置，以保护开关免遭电感或是续流二极管的故障。在一优选的本发明实施例中，所有这些装置均设置为闸门电路，它们利用代表所需量的信号控制反馈信号。

应该看到，没有设置时钟信号，开关频率是由选择的电流波动度、电感及供电电压与电弧电压降之间的差值决定的。

电流传感器最好是霍耳效应器件，它比感性传感器的优点在于其产生的信号既包括电流中的直流成份又包括其交流成份。

电感最好为空气隙的扼流圈，其中的空气隙使扼流圈的电感线性化。

以下本发明将仅以例举的方式进行描述，并参照其附图，这些附图为：

图1：实施本发明的用于电弧点火轮的电源的电路概图;