一种等离子熔炼电源系统的制作方法
【专利摘要】一种等离子熔炼电源系统，包括主变压器、同步变压器、电源主电路和控制电路；主变压器二次侧连接电源主电路和同步变压器，控制电路连接于同步变压器二次侧，控制电路输出信号接于电源主电路可控硅的触发角，控制电源主电路的通断；主变压器提供系统所需的动力电源和控制电源，交流供电电流通过稳压器把交流电压调整为24V直流电为电流反馈器、电压反馈器、六路脉冲形成器提供直流工作电源，电流检测信号和电压检测信号实时检测直流电压和电流，通过电压给定值和电流给定值比对，对实时对电压、电流进行修正，得到稳定的直流电压、电流，具有能耗低、效率高、电流输出精度高、电源外特性好、体积小、成本低、对电网波动响应特性好、可靠性高的特点。
【专利说明】一种等离子熔炼电源系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统【技术领域】，具体涉及一种等离子熔炼电源系统。
【背景技术】
[0002]plasma melting用惰性气体(如気)、还原性气体(如氢气)或两种气体的混合物作介质，温度达3万度以上的纯净等离子电弧或等离子束作热源进行熔炼的一类冶金方法的总称。可在有炉衬的炉子中进行熔炼，也可以自耗电极的形式熔化提纯。主要用于特殊钢、超低碳不锈钢、高温合金以及活性和难熔金属(如钨、钥、铼、钽、铌、锆等)的生产。利用等离子弧作为热源来熔化、精炼和重熔金属的一种冶炼方法，简称PM。有时它的熔炼对象也可以是非金属材料。等离子熔炼属于等离子体在冶金中的一个应用分支，也是特种熔炼技术的主要方法之一。等离子弧与自由电弧不同，属于压缩电弧，能量高度集中，电离度更高，它是用通有气体的等离子枪对电弧施以压缩而形成的。等离子熔炼的特点是电弧具有超高温并可有效地控制炉内气氛，因而适合于熔炼活泼金属、难熔金属及其合金。
[0003]等离子电源系统从发展初期就经历了两种发展模式:交流电源系统和直流电源系统。由于大功率交流电源系统采用闸流管可控整流电路，优点是设备成本低，输出直流电压能在一定范围内自动调整。缺点是工作寿命短，对工作环境温度要求苛刻，一般为+ 15°C?35°C，闸流管温度过高易于逆弧，温度过低，管内的水银不能充分蒸发，管压降大，阴极容易损坏；闸流管工作前还要预热灯丝，工作过程中灯丝还要消耗功率，因此这些缺点是本发明要解决的问题。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种等离子熔炼电源系统，具有能耗低、效率高、电流输出精度高、电源外特性好、体积小、成本低、对电网波动响应特性好、可靠性高的特点。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种等离子熔炼电源系统，包括主变压器、同步变压器、电源主电路和控制电路；主变压器二次侧连接电源主电路和同步变压器，控制电路连接于同步变压器二次侧，控制电路输出信号连接于电源主电路可控硅的触发角，控制电源主电路的通断。
[0006]所述的电源主电路包括:在主变压器的二次侧三相主电路上串联速熔保险FUl?FU6 ;可控硅VTl正极、VT2负极连接于Al ；VT3正极、VT4负极连接于BI ；VT5正极、VT6负极连接于Cl ；电容Cl和电阻Rl、电容C2和电阻R2、电容C3和电阻R3、电容C4和电阻R4、电容C5和电阻R5、电容C6和电阻R6组成的阻容吸收电路分别依次并联于可控硅VTf VT6上；二极管Vl和电阻R7串联组成续流电路，并与主变压器原边并联；V2并联于整个整流回路上；在电源主电路中串联有平波电抗器L ;主电路输出端并联电容C7。
[0007]所述的同步变压器一次侧A、B、C三相分别串联FU7?FU9，用来为晶闸管VTf VT6提供同步信号作为其控制电压。
[0008]所述的控制电路:控制电路接于同步变压器二次侧，ηΓη6是6个脉冲形成器为可控硅提供脉冲输出信号，用来控制可控硅导通；nl联接与T3 二次侧6和Tl 二次侧3 ；n2联接与T3 二次侧6和T2 二次侧I ;n3联接与Tl 二次侧4和T2 二次侧I ;n4联接与T3 二次侧5和Tl 二次侧4 ；n5联接与T3 二次侧5和T2 二次侧2 ；n6联接与T2 二次侧2和Tl二次侧3，构成双脉冲控制信号电路；Ugl?Ug6连接可控硅控极的端子；控制电路中还设置了电流给定电路和电压给定电路；在控制电路中设置了电压、电流检测电路以及电流、电压反馈控制电路；稳压电源与电流反馈器、电压反馈器。
[0009]稳压电源把交流220V转换为直流24V为电流反馈器和电压反馈器提供直流电源。
[0010]本发明针对等离子旋转电极制粉设备(PREP)用等离子熔炼系统电源，等离子电源系统从发展初期就经历了两种发展模式:交流电源系统和直流电源系统。由于交流电源系统存在固有缺陷，热效率低；直流电源系统能够提供恒定方向的电压、电流，它可以做到气流与电弧的长时间接触，热效率闻。从而在节能、提闻生广效率方面具有不可取代的优势。选用可控硅作为整流元件，在技术方应用方面有着成熟的背景，在使用方面具有性能稳定、结构简单、维护方便、经久耐用等特点。
[0011]电源主电路采用Λ/Y可控硅三相桥式全控整流电路；可控硅工作室2只可控硅同时导通，6只可控硅管VTl?VT6交替工作；此电路整流元件上承受的反向电压较低，电流输出脉动较小，变压器利用率高。
[0012]本发明中所用电气元件均采用国外进口元器件，该可控硅整流电源具有能耗低、效率高、电流输出精度高、电源外特性好、体积小、成本低、对电网波动响应特性好、可靠性高。解决了国产可控硅电源系统性能不过关，在熔炼过程中存在的电磁干扰会引起可控硅误动、以及其它元件在使用中的稳定性较差。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明可控硅整流等离子电源原理框图。
[0014]图2是电源主电路原理图。
[0015]图3是控制电路原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0017]参见图1，本发明高性能可控硅等离子熔炼电源系统由:主变压器、同步变压器、电源主电路和控制电路组成；
主变压器二次侧连接电源主电路和同步变压器，控制电路连接于同步变压器二次侧，控制电路输出信号连接于电源主电路可控硅的触发角用来控制电源主电路的通断。
[0018]主变压器功能:主变压器为等离子电源系统提供所需的一切动力；
所述的电源主电路组成及功能:变压器二次侧主电路三相上串联速熔保险FUf FU6，保证了在等离子枪出现短路时可控硅不会被烧毁；可控硅VT11T6大功率整流元件把主变压器T提供的380V交流电经过整流形成等离子枪工作需要的直流电，从而为等离子枪提供稳定的直流电源；电容Cl和电阻R1、电容C2和电阻R2、电容C3和电阻R3、电容C4和电阻R4、电容C5和电阻R5、电容C6和电阻R6组成的阻容吸收电路分别并联与可控硅VT1?VT6上，用来保护可控硅在电源突变时受到的过电压冲击；二极管Vl和电阻R7串联组成续流电路，这个电路与变压器原边并联，当可控硅关断时，续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量，防止感应电压过高，击穿可控硅；V2并联于整个整流回路上，保护系统电压不过载。为了使电源输出电流平稳在主电路中串联了平波电抗器L ;主电路输出端并联电容C7，该电容起到平滑滤波作用，调节负载两端的直流电压曲线平滑可靠。
[0019]同步变压器功能:同步变压器用来为晶闸管VTrVT6提供同步信号作为其控制电压；在同步变压器一次侧A、B、C三相分别串联FU7?FU9保证了出现过流时同步变压器不被
[0020]参见图3，控制电路组成及功能:控制电路接于同步变压器二次侧，nfn6是6个脉冲形成器为可控硅提供脉冲输出信号，用来控制可控硅导通；Ugl?Ug6连接可控硅控极的端子；控制电路中还设置了电流给定电路和电压给定电路，为提高电源输出的电流精度和显示状态，在控制电路中设置了电压、电流检测电路以及电流、电压反馈控制电路。稳压电源把交流220V转换为直流24V为电流反馈器和电压反馈器提供直流电源。
[0021]可控硅等离子熔炼电源系统工作过程如图1所示，主变压器为整个电源系统提供稳定的动力电源，同步变压器接于主变压器二次侧上用来为可控硅提供同步信号来作为其控制电压。电源主电路接于主变压器二次侧通过整流把主变压器二次侧交流电变为直流电为等离子弧提供电源，控制电路接于同步变压器二次侧用来控制电源主电路为等离子弧提供合适的电压电流。
[0022]本发明所述电源系统工作过程如下:启动可控硅等离子熔炼电源系统，主变压器提供系统所需的动力电源和控制电源，交流供电电流通过稳压器把交流电压调整为24V直流电为电流反馈器、电压反馈器、六路脉冲形成器提供直流工作电源，在电压给定值和电流给定值中输入生产需要的直流电压、电流值，通过电流反馈器进行计算分析把结果输入脉冲形成器，脉冲信号Ug1-取6分别控制可控娃VT1-VT6的导通角形成直流电；电流检测信号和电压检测信号实时检测直流电压和电流，通过电压给定值和电流给定值比对，从而对实时对电压、电流进行修正，得到稳定的直流电压、电流。
【权利要求】
1.一种等离子熔炼电源系统，其特征在于，包括主变压器、同步变压器、电源主电路和控制电路；主变压器二次侧连接电源主电路和同步变压器，控制电路连接于同步变压器二次侧，控制电路输出信号连接于电源主电路可控硅的触发角，控制电源主电路的通断。
2.根据权利要求1所述的一种等离子熔炼电源系统，其特征在于，所述的电源主电路包括:在主变压器的二次侧三相主电路上串联速熔保险FUf FU6 ;可控硅VTl正极、VT2负极连接于Al ；VT3正极、VT4负极连接于BI ；VT5正极、VT6负极连接于Cl ;电容Cl和电阻Rl、电容C2和电阻R2、电容C3和电阻R3、电容C4和电阻R4、电容C5和电阻R5、电容C6和电阻R6组成的阻容吸收电路分别依次并联于可控硅VTf VT6上；二极管Vl和电阻R7串联组成续流电路，并与主变压器原边并联；V2并联于整个整流回路上；在电源主电路中串联有平波电抗器L ;主电路输出端并联电容C7。
3.根据权利要求1所述的一种等离子熔炼电源系统，其特征在于，所述的同步变压器一次侧A、B、C三相分别串联FU7?FU9，用来为晶闸管VTI>T6提供同步信号作为其控制电压。
4.根据权利要求1所述的一种等离子熔炼电源系统，其特征在于，所述的控制电路:控制电路接于同步变压器二次侧，ηΓη6是6个脉冲形成器为可控硅提供脉冲输出信号，用来控制可控硅导通；nl联接与T3 二次侧6和Tl 二次侧3 ；n2联接与T3 二次侧6和T2 二次侧I ;n3联接与Tl 二次侧4和T2 二次侧I ;n4联接与T3 二次侧5和Tl 二次侧4 ；n5联接与T3 二次侧5和T2 二次侧2 ；n6联接与T2 二次侧2和Tl 二次侧3，构成双脉冲控制信号电路；Ugl?Ug6连接可控硅控极的端子；控制电路中还设置了电流给定电路和电压给定电路；在控制电路中设置了电压、电流检测电路以及电流、电压反馈控制电路；稳压电源与电流反馈器、电压反馈器。
【文档编号】H02M7/155GK104362871SQ201410644790
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】张鹏, 韩志宇, 曾光, 陈小林, 梁书锦, 周晓明, 张平祥 申请人:西安欧中材料科技有限公司