用于电解槽的三相两脉波大功率脉流电源及供电方法与流程

本发明涉及一种冶金行业的电解电源，特别涉及一种用于电解槽的三相两脉波大功率脉流电源及供电方法。

背景技术：
目前电解锰、电解锌等行业利用的是多脉波直流电解技术，即三相交流电经过三相整流桥整流为6脉波或12脉波直流电，整流后的直流电直接接入电解槽电解。直流电解锰存在电解电流效率不高、每吨电解锰耗费电能较多的问题，其直流电耗可达5800～6100kW·h/t。根据相关文献表明，在脉冲电解过程中，电解效率受电荷转移与表面扩散效应的共同作用。在5～100Hz频率范围内，速度控制步骤是表面扩散。随着脉冲频率增加，脉冲周期变短，产生的脉冲扩散层较薄，溶液中的传质和离子扩散相对容易，增强了离子迁移和成核速率，提高了电流效率。而脉冲频率超过100Hz后，进一步增加脉冲频率时，速度控制步骤是电荷转移，表面扩散受到限制，金属离子不能及时扩散到阴极附近，从而影响了电沉积的电流效率。所以采用一定占空比、频率为100Hz的脉冲电流进行电解锰、锌等金属时，电解电流的效率较高，电耗较低。目前在我国有色冶金电解行业并没有大功率的脉冲电源，严重制约了锰、锌等金属电解行业电解电流效率的提高。

技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种效率高、能耗低的用于电解槽的三相两脉波大功率脉流电源及供电方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于电解槽的三相两脉波大功率脉流电源，包括三相调压变压器、三相感应滤波整流变压器、三相感应滤波器、同相逆并联交流母排、单相整流柜、同相逆并联直流母排、综合控制器，所述三相调压变压器、三相感应滤波整流变压器、同相逆并联交流母排依次串接，三相感应滤波器与三相感应滤波整流变压器相连，同相逆并联交流母排的输出端分别与单相整流柜的输入相连，单相整流柜采用同相逆并联结构,其4个出线端分为两组,每组的正出线端和负出线端分别与2根同相逆并联走线的直流母排输入湍连接，每组直流母排的输出端按正、负极性分别与另一组直流母排的输出端并联形成正、负两极，再分别与电解槽的正极和负极连接，综合控制器与单相整流柜的控制端相连，所述三相感应滤波整流变压器为三相多绕组变压器，包括一次高压绕组、二次低压阀侧绕组和滤波绕组，低压阀侧绕组为同相逆并联的两个三角形绕组，低压阀侧绕组的每一相绕组单独连接单相整流柜的单相全波整流桥，滤波绕组与三相感应滤波器相连，滤波绕组为零阻抗。上述的用于电解槽的三相两脉波大功率脉流电源中，所述三相感应滤波整流变压器为三相多绕组变压器，包括一次高压绕组、二次低压阀侧绕组和滤波绕组，低压阀侧绕组为两个T绕组和两个M绕组，两个T绕组和两个M绕组的8个出线端分别连接8根交流母排，同一相的交流母排采用同相逆并联走线，分别连接到单相整流柜的4个单相全波整流桥，滤波绕组与三相感应滤波器相连，滤波绕组为零阻抗。上述的用于电解槽的三相两脉波大功率脉流电源中，所述三相感应滤波器由电抗器和电容器串接组成。一种用于电解槽的三相两脉波大功率脉流电源的供电方法，包括以下步骤：三相两脉波大功率脉流电源的单相整流柜采用同相逆并联结构，其4个出线端分为两组,每组的正出线端和负出线端分别与2根同相逆并联走线的直流母排输入湍连接，每组直流母排的输出端按正、负极性分别与另一组直流母排的输出端并联形成正、负两极，再分别与电解槽的正极和负极连接。本发明的技术效果是：(1)本发明通过变压器负载绕组每一相单独接单相全波可控整流桥，为电解槽提供两脉波大功率占空比可调的脉流电源，电源的谐波含量比三相桥式电路小。(2)本发明中交流母排和直流母排采用同相逆并联结构，大大削弱了大电流对母排产生的涡流损耗，以及对空间产生的电磁干扰。(3)本发明将感应滤波变压器和三相感应滤波器相结合，感应滤波变压器的附加滤波绕组为零阻抗设计，并且三相感应滤波器为全调谐滤波器，实现了谐波和无功就近抑制和补偿，降低了调压变压器和整流变压器的附加损耗、温升、振动与噪音。(4)本发明中的综合控制器控制三个或两个整流柜保证直流输出相等，从而保证三相平衡供电，并根据最优占空比，计算每个整流柜的最优触发角，输出给整流柜，从而保证电解槽工作在最高效电解状态。附图说明图1是本发明实施例1的结构示意图。图2是本发明实施例2的结构示意图。附图中：1-三相调压变压器，2-三相感应滤波整流变压器，3-三相感应滤波器，4-同相逆并联交流母排，5-控制系统，6～8—单相整流柜，9～12—同相逆并联直流母排，13～15—电解槽。具体实施方式如图1所示，本发明包括三相调压变压器1、三相感应滤波整流变压器2、三相感应滤波器3、同相逆并联交流母排4、控制系统5、单相整流柜6～8、同相逆并联直流母排9～12、电解槽13～15，所述三相调压变压器1、三相感应滤波整流变压器2、同相逆并联交流母排4依次串接，三相感应滤波器3与三相感应滤波整流变压器2相连，同相逆并联交流母排4的三个输出端分别与单相整流柜6～8的输入相连，单相整流柜6～8的输出经同相逆并联直流母排9～12与电解槽13～15的正负极相连，控制系统5的综合控制器与单相整流柜6～8的控制端相连。三相感应滤波整流变压器2为三相多绕组变压器，包括一次高压绕组、二次低压阀侧绕组和滤波绕组，低压阀侧绕组为两个三角形绕组，一个三角绕组为Yd11连接，一个为Yd5连接，从而使两个负载绕组为同相逆并联结构。并且两个三角形绕组的对应相的出线母排紧密靠起走线形成同相逆并联，两个母排的电流之和几乎为零，消除母排的涡流损耗和电感。三相感应滤波整流变压器低压阀侧绕组的每一相绕组单独通过交流母排连接整流柜中的单相全波整流桥，从而产生频率为100Hz的脉流电源，脉流的占空比可以通过晶闸管触发角进行调节。每个单相整流柜的一个整流桥正极母排与另一个整流桥的负极母排紧密靠近走线，形成同相逆并联，两个母排的电流和几乎为零，从而消除母排的涡流损耗和电感。具体实施方式为：单相整流柜采用同相逆并联结构,其4个出线端分为两组,每组的2个出线端(1个正出线端和1个负出线端)分别与2根同相逆并联走线的直流母排输入端连接，每组直流母排的输出端按正、负极性分别与另一组直流母排的输出端并联(正端与正端并联，负端与负端并联)形成正、负两极，再分别与电解槽的正极和负极连接。在保证三个电解槽的规格基本一致的前提下，就可令综合控制器的三个整流柜直流电流指令值相等，从而使其三个整流柜所带负荷保持平衡。控制系统5的综合控制器根据脉流最优占空比计算三个整流柜晶闸管的最优触发角度。本系统由于三个电解槽规格一致，所以可令综合控制器的三个整流柜触发角的值相等或相近。为保证感应滤波整流变压器滤波绕组的等值阻抗为零，须将滤波绕组置于变压器高压绕组和低压绕组之间，并通过合理设计变压器各个绕组之间的尺寸来实现，其核心是调整三绕组变压器两两绕组之间的短路阻抗，使之满足等值阻抗为零的要求。整变的低压阀侧绕组为同相逆并联的两个三角形绕组，两个三角形绕组的6个出线端分别连接6根交流母排。同一相的交流母排采用同相逆并联走线，分别连接到6个单相全波整流桥。整变的滤波绕组为零阻抗设计，连接感应滤波器。感应滤波器为全调谐滤波器。综合控制器可控制每个单相整流柜的直流输出，从而保证电源的三相负载平衡，并可根据最优占空比，计算每个整流柜的最优触发角。电解槽脉流电连接方案包含三个独立的电解槽供电系列。每个电解系列包含单相整流柜和同相逆并联的电解槽脉流电连接铜排。单相整流柜含有两组同相逆并联单相全波可控整流桥，其频率固定，占空比可调。每个系列同相逆并联的脉流电连接铜排分别与电解槽的正负极相连。三个系列电解槽同时同负荷工作。图2为本发明的另一种实施例。本实施例中，三相感应滤波整流变压器的二次低压阀侧绕组为两个T绕组和两个M绕组，两个T绕组和两个M绕组的8个出线端分别连接8根交流母排，同一相的交流母排采用同相逆并联走线，分别连接到单相整流柜6～7的4个单相全波整流桥。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。