一种工业化节能型高频脉冲电解锰装置的制造方法_2

文档序号:8509412阅读:来源:国知局
耗作用,通过移相变压器抑制脉冲电解装置产生的谐波,改善电网的电能质量,提高功率因数,使得交流转变为直流的过程中变压器铁损、铜损减少;功率组件采用新型半导体器件,过电流损耗小于可控硅器件。采用高频脉冲电解锰方式的电解槽的峰值槽压大于平均槽压,使得电解锰槽离子沉积速度相对比直流电解沉积速度加快。综合以上几种因素,在实际脉冲电解锰实践中,实现了产品能耗降低,每吨电解锰用电损耗降低800度?1200度。
[0031 ] 4)解决了高频脉冲电解在电解锰工业应用中的大功率脉冲电解装置产生的直流脉冲群实现脉冲电解锰的工业应用问题。
【附图说明】
[0032]图1为本发明高频脉冲电解锰装置的系统框图;
图2为本发明采用二次侧分离型移相多重化技术的12脉波整流方式拓扑结构图;
图3为本发明采用网侧移相多重化整流方式结构拓扑图;
图4为本发明功率主控单元的原理图;
图5为本发明多组移相输入的高频脉冲功率组件控制原理图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0034]如图1所示,一种工业化节能型高频脉冲电解锰装置,包括具有一个或多个移相变压器的移相变压单元、具有一个或多个三相整流桥组件的三相桥式工频整流单元和具有一个或多个高频脉冲功率组件的功率单元。
[0035]移相变压器的原边均与三相交流电源的输出端连接,移相变压器的副边分别与三相整流桥组件的输入端一一对应连接,三相整流桥组件的输出端与高频脉冲功率组件的输入端对应连接,高频脉冲功率组件的输出端向电解槽输出高频脉冲电流,移相变压单元的副边所输出的电压根据电解槽的串联数量来决定。
[0036]当采用多个移相变压器时,所述移相变压单元为多重化形式的移相变压器,用于减少交流输入电流的谐波和直流输出电压的谐波幅值和电流脉动。所述移相变压器为原边移相和/或副边移相的多重化移相变压器,包括采用网侧移相的移相变压器、采用二次侧移相的移相变压器和采用网侧移相与二次侧移相的多重化移相变压器。移相整流输出单元输出到尚频逆变单兀的电路拓扑包括分尚式输出和并联式输出。
[0037]所述三相整流桥组件为单桥整流电路、多桥整流电路或其两者的组合,所述三相桥式工频整流单元是由二极管组成的非线性装置,该整流单元所产生的谐波会馈入电网,对电网电能的质量造成比较大的影响,特别是5次谐波、7次谐波、11次谐波等低频谐波。
[0038]三相桥式工频整流单元产生的谐波与整流输出的脉波的关系表达式为:N=KM±1,其中,N为谐波次数,K为一个周期内整流输出的脉波数量,M为输出绕组的数量,N、K、M均为自然数,三相整流桥组件以K脉波整流器为基础整流单元,构成一个KM脉波的多脉波整流单元,用于消除低于KM土 I次的谐波。
[0039]当移相变压器采用网侧移相的移相变压器时,在其网侧并联M个移相网侧输出绕组;当移相变压器采用二次侧移相的移相变压器时,移相变压器具有M个二次侧输出绕组。
[0040]移相变压器副边的输出绕组的移相角以三相K脉波整流为基础,根据不同的要求以KM整数来确定,移相变压器的移相角度的差值为δ=360° / (Κ*Μ)。
[0041]例如,当采用直流输出含有六个波头的六脉冲整流器作为基础整流单元时,可消除的低次谐波为次数小于Ν=6Μ±1的谐波,移相变压器的移相角度以三相桥六脉波整流方式为基准,按6Μ脉波要求来设定,根据网侧电能质量情况,可以是采用12、24、36、48脉波等。
[0042]如图2所述,图2为采用二次侧分离型移相多重化技术的12脉波整流方式拓扑结构图,交流电网通过电感与移相变压器的原边连接,移相变压器的副边接有两个输出绕组,该两个输出绕组分别通过功率组件与两个负载连接,移相变压器为六脉冲整流器,构成12脉波整流方式,两个输出绕组的移相角差值为δ=360° / (6*2) =30°,可以消除低于Ν=6*2 ± I=12 ± I 次的谐波。
[0043]如图3所述,图3为采用网侧移相多重化整流方式结构拓扑图,交流电网分别与N个移相变压器PST的原边连接,N个移相变压器PST的副边通过N个功率组件与一负载连接,每个移相变压器的移相角差值为3=360° / (6*Ν),可消除低于6*Ν±1次的谐波。
[0044]本发明通过提高输出脉波可以消除低次谐波,利用移相变压器把单相位的大功率的变压器输入输出方式变换为变压器输入或输出端通过相同频率不同相位的多个小功率变换器串联或并联方式组合,高电压值的交流电经过移相变压器隔离后,形成多组相位错开的低电压值的交流电,再经过功率单元进行整流,可以实现多脉波整流,从而达到变压器在同功率运行时通过电压相位的转移达到谐波改善的目的。
[0045]本发明所述高频脉冲功率组件包括高频逆变器、高频变压器和高频整流器。
[0046]多个高频脉冲功率组件中的多个高频逆变器、多个高频变压器和多个高频整流器采用以下任意一种连接方式:
①相互串联或并联连接的高频逆变器,通过相互并联连接的高频变压器,与相互并联连接的高频整流器连接;
②相互串联或并联连接的高频逆变器,通过相互串联连接的高频变压器,与相互串联或并联连接的高频整流器连接。
[0047]所述高频逆变器包括IGBT、IGCT、GOT、MOS电力电子开关器件,采用高压逆变模块或低压逆变模块或其两者的组合,使得高频逆变器能完成对200V?10000V的电压进行逆变,可输出17.5KHz的交流方波。
[0048]所述高频变压器为纳米微晶铁芯变压器,进行隔离降压。
[0049]所述高频整流器包括高压大电流快恢复二极管,采用全波整流或全桥整流形式。
[0050]高频逆变器、高频变压器、高频整流器采用水冷结构散热器冷却,散热器用导热导电材料制成。高频变压器原边绕在磁芯上,并鑲在水冷散热护套中,副边过磁芯水冷散热器兼作副边,高频整流器水冷散热器同时是输出母线排。
[0051]本发明还包括功率主控单元,功率主控单元分别与一个或多个高频脉冲功率组件连接,对功率组件进行均流控制。
[0052]如图4所示,图4为功率主控单元的原理图,所述功率主控单元采用PWM控制方式,通过PWM方式控制高频脉冲功率组件输出的高频脉冲电流,功率主控单元包括主控板、连接板、功率组件控制板、转换板、驱动板和监控显示单元;主控板上集成有主控电路、集中保护电路和显示调节电路,连接板上集成有放大分配电路,控制板上集成有分组保护电路和分组驱动电路,所述分组保护电路包括过流、过热检测器和故障检测保护电路。
[0053]主控板通过连接板与一个或多个功率组件控制板连接,主控板同步输出定频PWM控制信号给各个功率组件控制板,实现集中控制模式下,对多个高频脉冲功率组件的脉宽控制和调节。
[0054]各个功率组件控制板通过转换板与一个或多个驱动板连接,各个驱动板又与高频逆变器一一对应连接,功率组件控制板通过转换板将PWM控制信号传送给与其连接的驱动板,驱动板根据其所接收到的PWM信号驱动与其相连的高频逆变器进行DC-AC转换,高频逆变器产生的交流方波通过高频变压器的隔离传送到高频整流器,高频整流器输出高频直流脉冲完成AC-PDC转换。
[0055]功率组件控制板还通过反馈端口分别与受其控制的驱动板、高频逆变器、高频变压器和高频整流器连接,实时采集高频逆变器、高频变压器和高频整流器的温度信号,实时检测高频逆变整流单元输出的电压、电流信号。
[0056]主控板通过主反馈端口与高频脉冲功率组件的输出端连接,主控板根据主反馈端口所接收到的电流数据和电压数据,自动同步调节与该高频脉冲功率组件所连接的功率组件控制板的脉宽,完成高频脉冲电流输出的控制。
[0057]主控板还与监控显示单元连接,主控板将各种数据实时输出到监控显示单元进行显不O
[0058]主控板还与移相变压单元和三相桥式工频整流单元连接,根据移相整流部分的检测反馈,完成交流缺相、过压、欠压、过流保护。
[0059]主控板将功率组件控制板反馈端口取样采集的电流均分值Ig与主控板反馈端口取样采集的电流均分值Iz进行比较。
[0060]当电流均分值Ig>电流均分值Iz时,主控板调节P
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