一种模块化等离子电源的制作方法

1.本实用新型涉及一种等离子电源，特别涉及一种高效模块化等离子电源。


背景技术：

2.随着等离子技术的发展，越来越多的领域采用等离子来实现点火或者燃烧，由于不同的工况和工艺要求，需要的等离子点火功率不同，等离子电源是等离子系统关键部分也是成本占据最多的部分。等离子系统运行中，等离子电源为等离子炬提供持续、稳定、可靠的电能。
3.等离子系统在电厂、危废、固废、垃圾发电等应用领域，都会定期维护、能耗记录、故障排查，特别是在有故障的情况下，故障排除的精确定位、安装、拆卸方便的重要性就凸显出来。
4.针对以上应用需求，开发出本实用新型高效模块化等离子电源，尤为迫切。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种模块化等离子电源，解决电源转换效率不高、系统的可靠性不够且维护不便问题。
6.本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是，一种模块化等离子电源，包括简单高效拓扑结构、功率整流模块(ac/dc模块)、高效功率斩波模块及模块显示单元、西门子plc总控装置、触摸屏人机交互控制及显示、输出滤波等部分组成。输入三相电由功率整流模块(ac/dc模块)整流，输出的直流母线电压。直流母线电压再经由4个独立单只igbt高效斩波模块，pwm恒流调节后，经过滤波电感输出，供给负载等离子发生器使用。
7.进一步，所述的高效一级拓扑结构，采用简单的buck电路一级拓扑结构设计，拓扑结构简单、维护方便、快捷、成本低、效率高、全模块化。
8.进一步，所述的功率整流模块(ac/dc模块)，整流模块将整流环节全模块化，外部交流输入，输入滤波、压敏吸收、三相独立整流桥整流、整流输出直流滤波。显示表显示、过温报警、熔断报警，集成于一个机箱。体积小巧，功率密度高，工艺整洁。外观漂亮，美观。三相进线，直流出线布局合理美观，接线方便。
9.进一步，所述的高效功率斩波模块及模块显示单元，利用单只igbt作为功率斩波器件，将整流模块后的直流电压通过单只igbt进行斩波控制，输出经过滤波后得到所需直流电压。这种方案采用恒电流模式的pwm占空比控制方式，实现较为简单，igbt开关损耗和电路损耗较小，整机输出效率显著提高。斩波模块显示单元可以精确定位工作状态和运行状态。
10.进一步，所述的西门子plc总控装置，采用西门子plc作为主控单元，加之扩展的2个ad模块实现整机的控制、采集、通讯显示等。总控只需要给定总电流设定值即可，减轻了主动单元的程序量，使得总控独立、简单、可靠。使得整机体积小、成本低。
11.进一步，所述的触摸屏人机交互控制及显示，采用10寸触摸屏与主控plc进行人机
交互，直观、简单、清晰。如设定值快捷键一键设定，各个阶段运行状态指示灯闪动态显示，各个模块运行电流与工作状态独立、故障与否精确显示。
12.进一步，所述的输出滤波，采用铁芯电感滤波、体积小、电感量小、成本低、节省空间。
13.本实用新型的有益效果：本实用新型的一种模块化等离子电源，简单高效拓扑结构，使得结构简单、成本低、全模块化设计、转换效率高；功率整流模块(ac/dc模块)将输入，输入滤波、压敏吸收、三相独立整流桥整流、整流输出直流滤波，显示表显示、过温报警、熔断报警，集成于一个机箱，全模块化设计。体积小巧，功率密度高，工艺整洁。外观漂亮，美观。高效功率斩波模块及模块显示单元利用单只igbt作为功率斩波器件，输出经过滤波后得到所需直流电压。这种方案采用恒电流模式的pwm占空比控制方式，实现较为简单，igbt开关损耗和电路损耗较小，整机输出效率显著提高。斩波模块显示单元可以精确定位工作状态和运行状态；采用西门子plc作为主控单元，将采集、通讯显示集成一体，总控只需要给定总电流设定值即可，使得总控独立、简单、可靠。使得整机体积小、成本低。采用10寸触摸屏与主控plc进行人机交互，直观、简单、清晰。各个模块运行电流与工作状态独立、故障与否精确显示。采用铁芯电感滤波、体积小、电感量小、成本低、节省空间。
14.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
附图说明
15.图1为本实用新型的拓扑结构示意图。
16.图2为本实用新型的整流模块原理示意图。
17.图3为本实用新型的斩波模块原理示意图。
18.图4为本实用新型的模块化电源原理图。
具体实施方式
19.图1为本实用新型的拓扑结构示意图，如图所示，输入三相电由软冲电路馈电至整流模块，经整流桥整流、滤波吸收、熔断、过温故障判断集成一体化后，输出的直流母线电压。直流母线电压经过由4路独立斩波模块，经pwm占空比恒流调节，输出滤波后，汇流供给连接等离子发生器负载使用。独立斩波模块小闭环调节，整机大闭环恒流控制。
20.图2为本实用新型的整流模块示意图。如图所示，三相电由配电输入，由三相整流滤波电路实现工频的ac/dc,最后经滤波装置滤波输出，全模块化设计。还包括熔断、过温保护。
21.图3为本实用新型的斩波模块示意图。如图所示，直流母线电压经过单只igbt通过pwm恒流斩波输出，经过lc滤波后输出。
22.图4为高效模块化电源原理图。如图所示，电气原理连接说明：三相交流输入，通过软冲电路，经过接触器开关进入整流模块，整流模块输出整流直流电压进入4路独立斩波模块，斩波模块1、斩波模块2、斩波模块3、斩波模块4独立并联。通过pwm恒流占空比调节，最后通过l1、l2、l3、l4滤波电感汇总输出给负载供电。
23.本实施例中，实用新型主体为一台电源柜，本实用新型的主要结构包括：整体拓扑结构，整流模块，斩波模块1，斩波模块2，斩波模块3，斩波模块4，滤波电感l1，滤波电感l2，
滤波电感l3，滤波电感l4。采用西门子plc作为主控单元，将采集、通讯显示集成一体，总控只需要给定总电流设定值即可，使得总控独立、简单、可靠。使得整机体积小、成本低。采用10寸触摸屏与主控plc进行人机交互，直观、简单、清晰。各个模块运行电流与工作状态独立、故障与否精确显示。采用铁芯电感滤波、体积小、电感量小、成本低、节省空间。
24.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较此实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种模块化等离子电源，其特征在于，包括功率整流模块、高效功率斩波模块及模块显示单元、西门子plc总控装置、触摸屏人机交互控制及显示、输出滤波等部分组成；输入三相电经由功率整流模块，输出直流母线电压；直流母线电压经由4个独立单只igbt高效斩波模块，再经pwm恒流调节后，经过滤波电感输出，供给负载等离子发生器。2.根据权利要求1所述的模块化等离子电源，其特征在于，所述的模块化等离子电源采用简单的buck电路一级拓扑结构、全模块化、互不影响和干扰设计。3.根据权利要求1或2所述的模块化等离子电源，其特征在于，整流模块将整流环节全模块化，外部交流输入，输入滤波、压敏吸收、三相独立整流桥整流、整流输出直流滤波，数字化显示、过温报警、熔断报警，集成于一个机箱。4.根据权利要求1或2所述的模块化等离子电源，其特征在于，利用单只igbt作为功率斩波器件，将整流模块后的直流电压通过单只igbt进行斩波控制，输出经过滤波后得到所需直流电压；采用恒电流模式的pwm占空比控制方式；所述的斩波模块显示单元可以精确定位工作状态和运行状态。5.根据权利要求1或2所述的模块化等离子电源，其特征在于，所述的西门子plc总控装置，采用西门子plc作为主控单元，加之扩展的2个ad模块实现整机的控制、采集、通讯显示；总控只需要给定总电流设定值即可。6.根据权利要求1或2所述的模块化等离子电源，其特征在于，所述的触摸屏人机交互控制及显示，是采用10寸触摸屏与主控plc进行人机交互，设定值快捷按钮设定，各个阶段运行状态指示灯动态显示，各个模块运行电流、工作状态、故障精确显示。7.根据权利要求1或2所述的模块化等离子电源，其特征在于，所述的输出滤波，是采用铁芯电感滤波。

技术总结
本实用新型公开了一种模块化等离子电源，包括功率整流模块(AC/DC)、高效功率斩波模块及模块显示单元、西门子PLC总控装置、触摸屏人机交互控制及显示、输出滤波等部分组成。输入三相电由功率整流模块，输出直流母线电压。直流母线电压经由4个独立单只IGBT高效斩波模块，PWM恒流调节后，经过滤波电感输出，供给负载等离子发生器使用。具有简单高效的拓扑结构、小体积、高效的模块化标准化特性，因而可大大提高电源转换效率；全模块化的设计理念使得安装、拆卸、维护方便，大触摸屏人机交互、全面、精准的故障点定位使得维护快捷。4模块设计，一个模块故障的情况下，剩余3模块仍然可以稳定运行的冗余及容错设计，提高系统的可靠性。提高系统的可靠性。提高系统的可靠性。


技术研发人员：敬敏 赖成毅 曾捷 胡云友 刘强 黄立平 何鹏 邱力文 董凌云 古建全 曹开云 张杰
受保护的技术使用者：深圳东方锅炉控制有限公司
技术研发日：2021.03.01
技术公布日：2021/10/23