等离子体发生器直流电源装置及等离子体发生系统的制作方法

本实用新型涉及等离子体领域，特别涉及一种等离子体发生器直流电源装置及等离子体发生系统。

背景技术：

等离子体发生器是指采用人工方法获得等离子体以将电能转换成热能的装置，电弧等离子体发生器的工作原理为，直流电源通过等离子体发生器阴阳极之间的间隙形成电弧，压缩空气等工作介质经过电弧时被电离成高温的、具有化学活性的热态等离子体，该热态等离子体具备高温、高活性等特征，配合等离子体燃烧器可点燃一定浓度的煤粉，此技术广泛应用于火力发电行业。

目前，根据等离子体发生器供电电源类型划分，主要有直流电源、交流电源、高压辉光放电等工作方式，其中本申请的申请人是国内首个研发推广采用直流供电方式的等离子体发生器。

电弧等离子体发生器属大功率电气设备，煤粉锅炉点火及稳燃技术需要等离子体发生器具备高功率、高稳定性，等离子体发生器除需要一定压力的载体风、冷却水等工作介质外，决定等离子体发生器性能和可靠性的关键是其工作电源的类型和供电方式。

采用交流供电方式的等离子体发生器称为交流等离子体发生器，其特征可提供大功率电源，但稳定性是其最大缺陷，主要原因是交流供电性质决定的，交流电过零点特征决定在零点附近出现电弧能量小、易断弧等问题。

此外，高压辉光放电技术一般应用于小功率、低温等离子体发生器，其特性并不适用于锅炉煤粉点火及稳燃技术。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种等离子体发生器直流电源装置及等离子体发生系统，通过将交流电源转换为等离子体发生器所需要的直流电源，从而很好地解决了大功率等离子体发生器高功率、高稳定性的需求，为等离子体发生器在锅炉煤粉点火及稳燃技术的应用提供了有力保障。

根据本实用新型的一个方面，提供一种等离子体发生器直流电源装置，包括交流供电模块、整流柜和输出电抗器，其中：

交流供电模块与整流柜的交流输入端电连接，以便为整流柜提供交流电源；整流柜的直流输出负极与等离子体发生器的阴极电连接，整流柜的直流输出正极与输出电抗器的第一端电连接，输出电抗器的第二端与等离子体发生器的阳极电连接，以便为等离子体发生器提供直流电源。

在一个实施例中，整流柜中设有三相全波可控整流电路。

在一个实施例中，三相全波可控整流电路中的功率器件为直流调速器。

在一个实施例中，整流柜中设有可控硅全波可控整流电路。

在一个实施例中，输出电抗器为平波电抗器。

在一个实施例中，交流供电模块中包括隔离变压器，隔离变压器的初级与交流电源电连接，隔离变压器的次级与整流柜的交流输入端电连接。

在一个实施例中，在隔离变压器的初级和交流电源之间还设有低压开关柜。

在一个实施例中，隔离变压器采用Δ/Y接法或Δ/Δ接法，其中在采用Δ/Y接法的情况下，隔离变压器的次级中性点不接地。

在一个实施例中，隔离变压器为多脉波隔离变压器。

在一个实施例中，在多脉波隔离变压器的次级和整流柜的交流输入端之间还设有低压开关。

根据本实用新型的另一方面，提供一种等离子体发生系统，包括等离子体发生器，以及如上述任一实施例涉及的等离子体发生器直流电源装置。

在一个实施例中，等离子体发生器采用接触引弧工作模式或非接触引弧工作模式。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型等离子体发生器直流电源装置一个实施例的示意图。

图2为本实用新型等离子体发生器直流电源装置另一实施例的示意图。

图3为本实用新型等离子体发生器直流电源装置又一实施例的示意图。

图4为本实用新型等离子体发生系统一个实施例的示意图。

图5为本实用新型等离子体发生系统另一实施例的示意图。

图6为本实用新型等离子体发生系统又一实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本实用新型等离子体发生器直流电源装置一个实施例的示意图。如图1所示，该电源装置可包括交流供电模块1、整流柜2和输出电抗器3，其中：

交流供电模块1与整流柜2的交流输入端电连接，以便为整流柜2提供交流电源。

整流柜2的直流输出负极与等离子体发生器的阴极电连接(未在图中示出)，整流柜2的直流输出正极与输出电抗器3的第一端电连接，输出电抗器3的第二端与等离子体发生器的阳极电连接，以便为等离子体发生器提供直流电源。

可选地，输出电抗器3为平波电抗器，以便为等离子体发生器提供平波和能量调节功能，从而使等离子体发生器能稳定、可靠地工作。

可选地，整流柜2中设有三相全波可控整流电路，以便为等离子体发生器提供符合特征要求的直流电源。其中，三相全波可控整流电路中的功率器件可优选为直流调速器，例如可选择ABB、西门子、ETD等品牌直流调速器。

在另一实施例中，整流柜2中可设有可控硅全波可控整流电路。本领域技术人员可以了解的是，整流柜2还可采用其它整流技术进行整流。

基于本实用新型上述实施例提供的等离子体发生器直流电源装置，通过将交流电源转换为等离子体发生器所需要的直流电源，从而很好地解决了大功率等离子体发生器高功率、高稳定性的需求，为等离子体发生器在锅炉煤粉点火及稳燃技术的应用提供了有力保障。

图2为本实用新型等离子体发生器直流电源装置另一实施例的示意图。在该实施例中，交流供电模块1中包括隔离变压器11，隔离变压器11的初级与交流电源电连接，隔离变压器的次级与整流柜2的交流输入端电连接。

隔离变压器11优选380VAC/380VAC型隔离变压器，但不限于此，可根据项目实际需要选择380VAC/360VAC型降压变压器或380VAC/575VAC型升压变压器。

在该实施例中，电源装置中设有单台隔离变压器，用于为整流柜2提供经隔离的交流电源。

可选地，隔离变压器可采用Δ/Y接法或Δ/Δ接法，其中在采用Δ/Y接法的情况下，隔离变压器的次级中性点不接地。

可选地，如图2所示，在隔离变压器11的初级和交流电源之间还设有低压开关柜12。通过该低压开关柜12，可提供欠压、过压、过流保护功能。优选地，低压开关柜12可为MNS低压开关柜。

图3为本实用新型等离子体发生器直流电源装置另一实施例的示意图。在该实施例中，交流供电模块1中包括多脉波隔离变压器13，可进一步消除谐波污染。

可选地，在多脉波隔离变压器13的次级和整流柜2的交流输入端之间还设有低压开关14，以便实现对交流电源的合闸、分断控制。

图4为本实用新型等离子体发生系统一个实施例的示意图。如图4所示，该系统包括等离子体发生器4和电源装置5，其中电源装置5可为图2或图3中任一实施例所涉及的等离子体发生器直流电源装置。

其中，等离子发生器4可采用接触引弧工作模式或非接触引弧工作模式。由于等离子发生器4的具体工作方式并不是本实用新型的重点所在，因此这里不展开说明。

图5为本实用新型等离子体发生系统另一实施例的示意图。在该实施例中采用单台隔离变压器。

图6为本实用新型等离子体发生系统又一实施例的示意图。在该实施例中采用多脉波隔离变压器。

下面以设定160KVA为例，按照图5所示系统结构对本实用新型进行说明。

1)交流电源经过低压开关柜12，将电源分配给各台隔离变压器13，隔离变压器13进行电源隔离，将电压变为隔离的380VAC交流电压。

某些实施例采用了降压或升压变压器，如380VAC/360VAC，或380VAC/575VAC隔离变压器。

经过隔离后的次级输出与整流柜2输入连接，以便将电源输送给整流柜2。

2)整流柜2采用三相全波可控整流技术，将三相交流电源经过整流、平波等处理措施，输出符合等离子体发生器特性的直流电源。

另外，整流柜2内设计有PLC控制系统，为功率单元、等离子体发生器和DCS外围控制系统提供可靠的控制逻辑和控制接口，方便将等离子体系统接入电厂其他控制系统中。

3)整流柜2的直流输出，串接平波电抗器3后连接等离子体发生器，为等离子体发生器提供稳定、可靠的直流电源。整流柜接收到启动指令，运转等离子体发生器阴极电机，保证阳极与阴极之间可靠接触；整流柜启动整流功率单元，从而输出符合等离子体特性的直流电源；等离子体发生器阴极电机反向运转，使阴极、阳极之间产生特定的间隙，形成稳定的等离子体电弧。

具体的，本实用新型实施例，可以为40KW至200KW等离子体发生器提供可靠的直流电源，保证了等离子体发生器在燃煤锅炉点火及稳燃技术上的广泛应用。

综上所述，本实用新型公开的直流电源系统中，通过将交流电源转换为等离子体发生器所需要的直流电源，从而很好地解决了大功率等离子体发生器高功率、高稳定性的需求，为煤粉锅炉等离子体点火装置提供稳定可靠的直流电源，从而保证了等离子体发生器在电力行业的广泛应用。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。