CN203056997U - 一种直流电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流电源，包括三相交流电源、变压器和三相桥式整流电路串联，由三相桥式整流电路输出直流电；3个双向可控硅管分别串联在三相交流电源的3个输出端与变压器的3个输入端之间；3个电容器分别串联在变压器的3个输出端与三相桥式整流电路的3个输入端之间。本实用新型的直流电源，采用电容限制产生的电流，能够形成恒流并且调整的速度较快，提高了输出功率，并能够节省生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种直流电源。
背景技术
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。因为电离过程中正离子和电子总是成对出现，所以正离子和电子的密度大致相等。在人工生成等离子体的方法中，利用气体放电产生等离子体的方法简便高效，而电压越高越容易电离气体。现在用于煤粉点火的等离子体发生器所用的电源，是用输出几百伏电压和几百安培电流的可控硅整流电源或场效应管开关电源做成的整流柜；等离子体发生器产生的等离子体是高温和电离的共同作用的结果，并在发生器的喷口形成等离子弧。
目前，现有技术中的可控硅直流电源电路的工作原理如图1，是把隔离变压器的三相电，通过三相全波可控整流，再通过平波电抗器的电感作用，得到较平滑的直流电；再把这直流电加载在等离子体发生器上，由等离子体发生器产生等离子弧来进行工作。
在另外一种现有技术中，IGBT场效应管开关电源直流电路的工作原理如图2，是把隔离变压器的三相电，通过三相全波整流，滤波；通过IGBT场效应管进行变频，把高频的单向直流电供给等离子体发生器，使等离子体发生器产生等离子弧工作。
这二种直流电源都是通过电子线路（分别是可控硅控制触发电路、IGBT逆变控制电路）来控制可控硅和IGBT场效应管，进而控制工作电流的恒流大小。
由于这二种直流电源输出电压低，约为500V左右，电流大约为300-400A左右，因此在传输过程中具有损耗大，消耗电缆重量大，发生器烧蚀快等缺点。
发明内容
有鉴于此，本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种直流电源，采用电容限制产生的电流。
一种直流电源，包括：三相交流电源、3个双向可控硅管、3个电容器、变压器和三相桥式整流电路；所述三相交流电源、所述变压器和所述三相桥式整流电路串联，由所述三相桥式整流电路输出直流电；其中，所述3个双向可控硅管分别串联在所述三相交流电源的3个输出端与所述变压器的3个输入端之间；所述3个电容器分别串联在所述变压器的3个输出端与所述三相桥式整流电路的3个输入端之间。
根据本实用新型的电源的一个实施例，进一步的，所述三相桥式整流电路由6个二极管桥接而成，其中，3只二极管连接为共阴极的第一三相半波整流电路，另外3只二极管连接为共阳极的第二三相半波整流电路，所述第一三相半波整流电路和第二三相半波整流电路串联起来构成所述三相桥式整流电路。
根据本实用新型的电源的一个实施例，进一步的，串联在所述3个双向可控硅管和所述三相交流电源之间的隔离开关。
根据本实用新型的电源的一个实施例，进一步的，串联在所述3个双向可控硅管和所述隔离开关之间的交流接触器。
根据本实用新型的电源的一个实施例，进一步的，所述三相交流电源为400V三相交流电源；所述变压器的输出的交流电压为1850V;所述3个电容器的容抗都为16.42Ω，所述3个电容器的电容量都为195UF；所述输出直流电的电压为2500V、电流为80A。
本实用新型的直流电源，采用电容限制产生的电流，能够形成恒流并且调整的速度较快，提高了输出功率，并能够节省生产成本。
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一简单地介绍，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为现有技术中的可控硅直流电源电路的工作原理图；
图2为现有技术中的IGBT场效应管开关电源直流电路的工作原理图；
图3为根据本实用新型的直流电源的一个实施例的原理图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。下面结合图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。
图3为根据本实用新型的直流电源的一个实施例的原理图。如图3所示，直流电源包括：三相交流电源P、3个双向可控硅管Q1-Q3、3个电容器C1-C3、变压器T和三相桥式整流电路，也可以为一种三相桥式整流电路元件。三相桥式整流电路也可以为现有技术中的任意一种三相桥式整流电路或装置。
三相交流电源P、变压器T和三相桥式整流电路串联，由三相桥式整流电路输出直流电。3个双向可控硅管Q1-Q3分别串联在三相交流电源P的3个输出端与变压器的3个输入端之间。3个电容器C1-C3分别串联在变压器T的3个输出端与三相桥式整流电路的3个输入端之间。
根据本实用新型的一个实施例，三相桥式整流电路可以为6个二极管D1-D6桥接而成，D1、D3、D5接成共阴极形式，D2、D4、D6接成共阳极形式。三相桥式整流电路的基本原则是二极管的阳极电位高于阴极电位时二极管导通，反之不导通。
双向可控硅管等效于两只单向可控硅管反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端称T1极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极G。可控硅整流管、或可控硅整流元件是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管，具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等.
根据本实用新型的一个实施例，串联在3个双向可控硅管和三相交流电源之间的隔离开关QF。隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，是在电路中起隔离作用的。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。
根据本实用新型的一个实施例，串联在3个双向可控硅管和隔离开关之间的交流接触器KM。交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。
根据本实用新型的一个实施例，通过变压器把三相400V交流电升压变成三相1860V交流电，再通过电容器的容抗（电容在交流电路中的电阻值）把线电流限制在约66A左右供给6只二极管，进行全波整流，得到80A2500V的直流电供给等离子体发生器W，就可以得到200KW能量的电弧。
根据本实用新型的一个实施例，本直流电源采用电容限流：
容抗ZC=1/ωC=1/2πfC。其中：ω表示角频率；C表示电容值；f表示工频,f=50Hz（赫兹）。
相电流I相=U相/ZC=2πfCU相。其中：电弧内阻假设为零，导线及二极管内阻忽约不计；相电压U相。
直流电流ID＝I相/0.816；
直流电压UD＝1.35U线。
例如：工作直流电压2500V、电流80A，那么变压器交流电压应该为：
U线=2500÷1.35=1852v；
交流相电流IC=0.816×80=65.3A；
容抗为
电容量为C=1/2πf ZC=1÷(2×3.1415×50×16.42)≈194(UF)。
如图3所示，三相交流电源为400V三相交流电源，选用的变压器的输出的交流电压为1850V;3个电容器的容抗都为16.42Ω，3个电容器的电容量都为195UF。输出直流电的电压为2500V、电流为80A。
本实用新型的直流电源在工作中，由于载流气体的变化（风速），阴阳极烧损变化等原因，会引起电弧内阻的变化，电弧的内阻的变化跟容抗电阻大小比要小很多，因此电路电流变化不大，可以认为是恒流，恒流有利于延长阴阳极的寿命。又由于电容直接调整电路电流，其调整的速度应该比可控硅及IGBT场效应管通过控制电子线路来实现要快。
2500V80A直流电产生的200KW功率利用2*35mm2（即两芯）的电缆传输就足够了。而在目前的实际应用中，500V400A直流电产生的200KW功率要用2*[2*120mm2]（即双根并联）的电缆传输才够。对一个工程来说用2500V直流电源供电，仅直流电缆一项就能省10万元以上。
80A电流作用在阴阳极上的发热量要远远小于400A电流在阴阳极上的发热量，相对来说阴阳极的烧损用2500V电源比500V电源要小得多。
本实用新型的直流电源在运用中可以省去引弧装置，直接对变压器送电即可；简化了等离子体发生器。
本实用新型的直流电源在工作中可以通过变压器低压端用双向可控硅（过零触发）无极调压来改变高压直流输出电流。设置输出高压端为2100V时，输出功率则为最大值的70%；设置输出高压端为2000V时，输出功率则为最大值的64%；应该使用起来很方便。
本实用新型的直流电源，采用电容限制产生的电流，能够形成恒流并且调整的速度较快，提高了输出功率，并能够节省生产成本。
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。
Claims (5)
1.一种直流电源，其特征在于，包括：三相交流电源、3个双向可控硅管、3个电容器、变压器和三相桥式整流电路；
所述三相交流电源、所述变压器和所述三相桥式整流电路串联，由所述三相桥式整流电路输出直流电；
其中，所述3个双向可控硅管分别串联在所述三相交流电源的3个输出端与所述变压器的3个输入端之间；
所述3个电容器分别串联在所述变压器的3个输出端与所述三相桥式整流电路的3个输入端之间。
2.如权利要求1所述的电源，其特征在于：
所述三相桥式整流电路包括6只二极管；
其中，3只二极管连接为共阴极的第一三相半波整流电路，另外3只二极管连接为共阳极的第二三相半波整流电路，所述第一三相半波整流电路和第二三相半波整流电路串联起来构成所述三相桥式整流电路。
3.如权利要求2所述的电源，其特征在于，还包括：
串联在所述3个双向可控硅管和所述三相交流电源之间的隔离开关。
4.如权利要求3所述的电源，其特征在于，还包括：
串联在所述3个双向可控硅管和所述隔离开关之间的交流接触器。
5.如权利要求4所述的电源，其特征在于：
所述三相交流电源为400V三相交流电源；
所述变压器的输出的交流电压为1850V;
所述3个电容器的容抗都为16.42Ω，所述3个电容器的电容量都为195UF；
所述输出直流电的电压为2500V、电流为80A。
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| CN105406738A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-16 | 无锡江南计算技术研究所 | 用于机房供电的高压整流*** |
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