专利名称：水燃料裂解专用电弧炉供电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于新能源的开发与制备技术领域，尤其是涉及一种水燃料裂解专用 电弧炉供电系统。
背景技术：
水燃料是一种新型清洁能源，如果能够高效地制备出来，能够广泛地应用于汽车 发动机的能源、焊切割气体能源、发电气体代替能源、家庭暖气燃烧气体能源、日用燃料能 源等，水燃料的开发和利用对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能 源)枯竭问题具有重要意义。但是，目前国内还没有真正能够制备生产水燃料的公司，水燃料的开发和利用还 处在研发阶段，国外虽然有公司初步做成了水燃料裂解专用电弧炉，用于生产水燃料，但是 却存在产气量不高、电极消耗大、耗电量高的问题，处于半停顿状态，究其原因，主要是由于 水燃料裂解专用电弧炉的供电系统设计不合理、不完善。由于现有水燃料裂解专用电弧炉 采用三相晶闸管可控桥式全波整流电源供电，由于受电极单位表面积最大电流的限制，不 能在较大的电极间隙内可靠工作，致使电源的效率极低，大部分能量消耗在电极的烧损上， 只有极少部分用于裂解，且不能很好地起到起弧、稳弧的作用，不仅不能高效地制备出水燃 料来，还造成了严重的能源浪费问题。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种水燃 料裂解专用电弧炉供电系统。其结构简单、设计合理，起弧响应快、稳弧性能好，产气量高， 耗电量低。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种水燃料裂解专用电弧 炉供电系统，包括并联在水燃料裂解专用电弧炉的正电极和水燃料裂解专用电弧炉的负电 极间的三相可控全波整流主电路，其特征在于还包括与三相可控全波整流主电路相接的 控制回路系统，所述控制回路系统检测三相可控全波整流主电路输出的电流信号且经处理 后输出控制信号给接在控制回路系统输出端的维弧工作电源和高频引弧电源；所述维弧工 作电源并联在三相可控全波整流主电路的输出端，所述维弧工作电源的输出端并联有高频 旁路电容器Cl，所述高频引弧电源与提供高频通路的电容器C2串联后并联在维弧工作电 源的输出端，所述电容器C2与水燃料裂解专用电弧炉的正电极相接，所述高频旁路电容器 Cl和所述电容器C2间接有高频扼流电抗器L。所述三相可控全波整流主电路包括整流主电路可控整流输出电路以及接在整流 主电路可控整流输出电路输出端的整流主电路电压采样放大电路和整流主电路电流采样 放大电路，还包括输入端分别与控制回路系统、整流主电路电压采样放大电路和整流主电 路电流采样放大电路相接的整流主电路信号采集处理电路；所述整流主电路信号采集处理 电路接收控制回路系统输出的控制信号，接收整流主电路电压采样放大电路所采样并处理后的电压信号和整流主电路电流采样放大电路所采样并处理后的电流信号并将接收的这 三种信号进行处理后输出给接在整流主电路信号采集处理电路输出端的整流主电路可控 整流输出电路，控制整流主电路可控整流输出电路输出直流电压信号。所述三相可控全波整流主电路输出的直流电压可调范围为30V-120V。所述维弧工作电源包括维弧电源过程控制输入电路、维弧电源可控整流输出电路 和接在维弧电源可控整流输出电路输出端的维弧脉冲分配电路；所述维弧电源过程控制输 入电路的输入端接控制回路系统，接收控制回路系统输出的控制信号并输出给接在维弧电 源过程控制输入电路输出端的维弧电源可控整流输出电路和维弧脉冲分配电路；所述维弧 脉冲分配电路的输出端接维弧电源电压采样放大电路和维弧电源电流采样放大电路；所述 维弧电源电压采样放大电路和维弧电源电流采样放大电路的输出端均接三相可控全波整 流主电路的输出端；所述维弧脉冲分配电路接收维弧电源过程控制输入电路输出的控制信 号、接收维弧电源可控整流输出电路输出的整流信号、接收维弧电源电压采样放大电路所 采样并处理后的电压信号和维弧电源电流采样放大电路所采样并处理后的电流信号并将 接收的这四种信号进行处理后输出脉冲直流电压信号并联到整流主电路1输出的直流电 压信号上。所述维弧工作电源输出的维护脉冲直流电压可调范围为150V-300V。所述高频引弧电源由升压电源变压器、与升压电源变压器相接的高频火花振荡器 和与高频火花振荡器相接的高频输出变压器构成，所述升压电源变压器与控制回路系统相 接，所述高频输出变压器的两个输出端分别与水燃料裂解专用电弧炉的负电极和电容器C2 相接。所述升压电源变压器为将220V交流电压升高到2500V交流电压的变压器。所述高频输出变压器的工作频率为3KHZ，额定输出电压为10000V。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单，设计合理。本实用新型针对现有水燃料裂解专用电弧炉产气量不高、 电极消耗大、耗电量高的问题提出，对现有水燃料裂解专用电弧炉的供电系统进行改进，在 整流主电路和电极之间又加入了维弧工作电源和高频引弧电源，结构简单，设计合理。2、起弧响应快。本实用新型中高频引弧电源的引入使原来的接触引弧改变为现在 的非接触引弧，起弧响应快，且使电源免受较大电流的冲击，同时采用高频高压引弧还可有 效提高电弧电流引燃的可靠性。3、稳弧性能好。本实用新型在采用三相晶闸管可控桥式全波整流电源的同时，再 增加由间隔输出的次高压电源用于电弧连续工作条件的维持电弧电源，具有很好的稳弧性 能，且由于其工作在脉冲状态，脉冲宽度较窄，不会造成电极的烧损，使电源的有效利用率 得以提高。4、产气量高，耗电量低，使用效果好。本实用新型有效地提高了水燃料裂解专用电 弧炉电源的使用效率，大部分能量都能用于裂解水产生水燃料，能够高效地制备出水燃料 来，是推进节能降耗的有效措施，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[OO19] 图l为本实用新型的结构示意图。[0020] 图2为本实用新型三相可控全波整流主电路的结构框图。[0021] 图3为本实用新型维弧工作电源的结构框图。[0022] 图4为本实用新型高频引弧电源的结构框图。[0023] 附图标记说明[0024] 卜水燃料裂解专用电2一水燃料裂解专用电3一三相可控全波整流[0025] 弧炉的正电极；弧炉的负电极；主电路；[0026] 3一卜整流主电路可控3—2一整流主电路电压3—3一整流主电路电流[0027] 整流输出电路；采样放大电路；采样放大电路；[0028] 3—4一整流主电路信号4一控制回路系统；5一维弧工作电源；[0029] 采集处理电路；[0030] 5一卜维弧电源过程控5—2一维弧电源可控整5—3一维弧脉沖分配电[0031] 制输入电路；流输出电路；路；[0032] 5—4一维弧电源电压采5—5一维弧电源电流采6一高频引弧电源；[0033] 样放大电路；样放大电路；[0034] 6一卜升压电源变压器； 6—2一高频火花振荡器； 6—3一高频输出变压器。
具体实施方式
[0035] 如图l所示，本实用新型包括并联在水燃料裂解专用电弧炉的正电极l和水燃料裂解专用电弧炉的负电极2间的三相可控全波整流主电路3，还包括与三相可控全波整流主电路3相接的控制回路系统4，所述控制回路系统4检测三相可控全波整流主电路3输出的电流信号且经处理后输出控制信号给接在控制回路系统4输出端的维弧工作电源5和高频引弧电源6；所述维弧工作电源5并联在三相可控全波整流主电路3的输出端，所述维弧工作电源5的输出端并联有高频旁路电容器Cl，所述高频引弧电源6与提供高频通路的电容器C2串联后并联在维弧工作电源5的输出端，所述电容器C2与水燃料裂解专用电弧炉的正电极l相接，所述高频旁路电容器Cl和所述电容器C2间接有高频扼流电抗器L。[0036] 结合图2，本实施例中，所述三相可控全波整流主电路3包括整流主电路可控整流输出电路3一l以及接在整流主电路可控整流输出电路3一l输出端的整流主电路电压采样放大电路3—2和整流主电路电流采样放大电路3—3，还包括输入端分别与控制回路系统41整流主电路电压采样放大电路3—2和整流主电路电流采样放大电路3—3相接的整流主电路信号采集处理电路3—4；所述整流主电路信号采集处理电路3—4接收控制回路系统4输出的控制信号，接收整流主电路电压采样放大电路3—2所采样并处理后的电压信号和整流主电路电流采样放大电路3—3所采样并处理后的电流信号并将接收的这三种信号进行处理后输出给接在整流主电路信号采集处理电路3—4输出端的整流主电路可控整流输出电路3一l，控制整流主电路可控整流输出电路3一l输出直流电压信号。所述三相可控全波整流主电路3输出的直流电压可调范围为30V—120V。[0037] 结合图3，本实施例中，所述维弧工作电源5包括维弧电源过程控制输入电路5一l1维弧电源可控整流输出电路5—2和接在维弧电源可控整流输出电路5—2输出端的维弧脉沖分配电路5-3 ；所述维弧电源过程控制输入电路5-1的输入端接控制回路系统4，接收控制 回路系统4输出的控制信号并输出给接在维弧电源过程控制输入电路5-1输出端的维弧电 源可控整流输出电路5-2和维弧脉冲分配电路5-3 ；所述维弧脉冲分配电路5-3的输出端 接维弧电源电压采样放大电路5-4和维弧电源电流采样放大电路5-5 ；所述维弧电源电压 采样放大电路5-4和维弧电源电流采样放大电路5-5的输出端均接三相可控全波整流主 电路3的输出端；所述维弧脉冲分配电路5-3接收维弧电源过程控制输入电路5-1输出的 控制信号、接收维弧电源可控整流输出电路5-2输出的整流信号、接收维弧电源电压采样 放大电路5-4所采样并处理后的电压信号和维弧电源电流采样放大电路5-5所采样并处理 后的电流信号并将接收的这四种信号进行处理后输出脉冲直流电压信号并联到整流主电 路1输出的直流电压信号上。所述维弧工作电源5输出的维护脉冲直流电压可调范围为 150V-300V。结合图4，本实施例中，所述高频引弧电源6由升压电源变压器6-1、与升压电源变 压器6-1相接的高频火花振荡器6-2和与高频火花振荡器6-2相接的高频输出变压器6-3 构成，所述升压电源变压器6-1与控制回路系统4相接，所述高频输出变压器6-3的两个输 出端分别与水燃料裂解专用电弧炉的负电极2和电容器C2相接。所述升压电源变压器6-1 为将220V交流电压升高到2500V交流电压的变压器。所述高频输出变压器6-3的工作频 率为3KHZ，额定输出电压为10000V。本实用新型的工作过程是系统启动后，在三相可控全波整流主电路3刚接通时， 由于电弧还没有建立，控制回路系统4检测到水燃料裂解专用电弧炉的工作电流很小，便 立即发出起弧控制信号给高频引弧电源6，高频引弧电源6开始工作，达到了起弧的目的； 起弧后，整流主电路信号采集处理电路3-4接收控制回路系统4输出的控制信号，接收整流 主电路电压采样放大电路3-2所采样并处理后的电压信号和整流主电路电流采样放大电 路3-3所采样并处理后的电流信号并将接收的这三种信号进行处理后输出给接在整流主 电路信号采集处理电路3-4输出端的整流主电路可控整流输出电路3-1，控制整流主电路 可控整流输出电路3-1输出直流电压信号，三相可控全波整流主电路3开始为水燃料裂解 专用电弧炉供电；控制回路系统4检测三相可控全波整流主电路3输出的电流，即电弧炉 工作电流的连续性，当检测到电弧炉的工作电流有下降趋势时，立即输出控制信号给维弧 电源过程控制输入电路5-1，维弧电源可控整流输出电路5-2接收维弧电源过程控制输入 电路5-1接收到并输出的控制信号，开始输出整流信号，维弧脉冲分配电路5-3接收维弧电 源过程控制输入电路5-1接收到并输出的控制信号、维弧电源可控整流输出电路5-2输出 的整流信号，接收维弧电源电压采样放大电路5-4采集并经过处理后的水燃料裂解专用电 弧炉的工作电流信号，且接收维弧电源电流采样放大电路5-5采集并经过处理后的水燃料 裂解专用电弧炉的工作电压信号，将接收的这四种信号进行分析处理后输出脉冲直流电压 信号并并联到整流主电路1输出的直流电压信号上，使得电弧炉的工作电流继续保持连续 性，达到了稳弧的目的，且供电系统提供的大部分能量都能用于裂解水产生水燃料，能够高 效地制备出水燃料来。该供电系统中，电容器C2的作用是给高频引弧电源6提供高频通路，使三相可控 全波整流主电路3和维弧工作电源5中的整流元件不被高频引弧电压击穿，高频旁路电容 器Cl和高频扼流电抗器L的作用是将高频与直流并联供电相互隔离，使其互不产生影响。[0041] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种水燃料裂解专用电弧炉供电系统，其特征在于包括并联在水燃料裂解专用电弧炉的正电极(1)和水燃料裂解专用电弧炉的负电极(2)间的三相可控全波整流主电路(3)以及与三相可控全波整流主电路(3)相接的控制回路系统(4)，所述控制回路系统(4)检测三相可控全波整流主电路(3)输出的电流信号且经处理后输出控制信号给接在控制回路系统(4)输出端的维弧工作电源(5)和高频引弧电源(6)；所述维弧工作电源(5)并联在三相可控全波整流主电路(3)的输出端，所述维弧工作电源(5)的输出端并联有高频旁路电容器C1，所述高频引弧电源(6)与提供高频通路的电容器C2串联后并联在维弧工作电源(5)的输出端，所述电容器C2与水燃料裂解专用电弧炉的正电极(1)相接，所述高频旁路电容器C1和所述电容器C2间接有高频扼流电抗器L。
2.按照权利要求1所述的水燃料裂解专用电弧炉供电系统，其特征在于所述三相可 控全波整流主电路(3)包括整流主电路可控整流输出电路(3-1)以及接在整流主电路可控 整流输出电路(3-1)输出端的整流主电路电压采样放大电路(3-2)和整流主电路电流采 样放大电路(3-3)，还包括输入端分别与控制回路系统(4)、整流主电路电压采样放大电路 (3-2)和整流主电路电流采样放大电路(3-3)相接的整流主电路信号采集处理电路(3-4)； 所述整流主电路信号采集处理电路(3-4)接收控制回路系统(4)输出的控制信号，接收整 流主电路电压采样放大电路(3-2)所采样并处理后的电压信号和整流主电路电流采样放 大电路(3-3)所采样并处理后的电流信号并将接收的这三种信号进行处理后输出给接在 整流主电路信号采集处理电路(3-4)输出端的整流主电路可控整流输出电路(3-1)，控制 整流主电路可控整流输出电路(3-1)输出直流电压信号。
3.按照权利要求2所述的水燃料裂解专用电弧炉供电系统，其特征在于所述三相可 控全波整流主电路(3)输出的直流电压可调范围为30V-120V。
4.按照权利要求1所述的水燃料裂解专用电弧炉供电系统，其特征在于所述维弧工 作电源(5)包括维弧电源过程控制输入电路(5-1)、维弧电源可控整流输出电路(5-2)和接 在维弧电源可控整流输出电路(5-2)输出端的维弧脉冲分配电路(5-3)；所述维弧电源过 程控制输入电路(5-1)的输入端接控制回路系统(4)，接收控制回路系统(4)输出的控制信 号并输出给接在维弧电源过程控制输入电路(5-1)输出端的维弧电源可控整流输出电路 (5-2)和维弧脉冲分配电路(5-3)；所述维弧脉冲分配电路(5-3)的输出端接维弧电源电压 采样放大电路(5-4)和维弧电源电流采样放大电路(5-5)；所述维弧电源电压采样放大电 路(5-4)和维弧电源电流采样放大电路(5-5)的输出端均接三相可控全波整流主电路(3) 的输出端；所述维弧脉冲分配电路(5-3)接收维弧电源过程控制输入电路(5-1)输出的控 制信号、接收维弧电源可控整流输出电路(5-2)输出的整流信号、接收维弧电源电压采样 放大电路(5-4)所采样并处理后的电压信号和维弧电源电流采样放大电路(5-5)所采样并 处理后的电流信号并将接收的这四种信号进行处理后输出脉冲直流电压信号并联到整流 主电路1输出的直流电压信号上。
5.按照权利要求4所述的水燃料裂解专用电弧炉供电系统，其特征在于所述维弧工 作电源(5)输出的维护脉冲直流电压可调范围为150V-300V。
6.按照权利要求1所述的水燃料裂解专用电弧炉供电系统，其特征在于所述高频 引弧电源(6)由升压电源变压器(6-1)、与升压电源变压器(6-1)相接的高频火花振荡器 (6-2)和与高频火花振荡器(6-2)相接的高频输出变压器(6-3)构成，所述升压电源变压2器(6-1)与控制回路系统⑷相接，所述高频输出变压器(6-3)的两个输出端分别与水燃 料裂解专用电弧炉的负电极(2)和电容器C2相接。
7.按照权利要求6所述的水燃料裂解专用电弧炉供电系统，其特征在于所述升压电 源变压器(6-1)为将220V交流电压升高到2500V交流电压的变压器。
8.按照权利要求6所述的水燃料裂解专用电弧炉供电系统，其特征在于所述高频输 出变压器(6-3)的工作频率为3KHZ，额定输出电压为10000V。
专利摘要本实用新型公开了一种水燃料裂解专用电弧炉供电系统，包括并联在水燃料裂解专用电弧炉正电极和负电极间的三相可控全波整流主电路和与三相可控全波整流主电路相接的控制回路系统，控制回路系统检测系统工作电流且输出控制信号给接在其输出端的维弧工作电源和高频引弧电源；维弧工作电源并联在三相可控全波整流主电路的输出端，维弧工作电源的输出端并联高频旁路电容器，高频引弧电源与提供高频通路的电容器串联后并联在维弧工作电源的输出端，电容器与水燃料裂解专用电弧炉的正电极相接，高频旁路电容器和所述电容器间接有高频扼流电抗器。本实用新型结构简单、设计合理，起弧响应快、稳弧性能好，产气量高，耗电量低，便于推广使用。
文档编号H05B7/148GK201726555SQ20102028821
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者杨文范, 王航 申请人:陕西昕宇电力电子技术有限公司