[實用新型]一種IGBT逆變式等離子弧電源

無效

• 申請號: 200820202743.7
• 申請日: 2008-10-31
• 公開（公告）號: CN201303435Y
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 黃石生;劉曉光;廖紅武
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H05B7/148
• 分類號: H05B7/148;H05H1/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東;梁 瑩

技術領域

本實用新型涉及環保設備和電力電子技術領域，具體是用于為焚燒處理固體垃圾的高溫等離子弧提供一種以高頻IGBT逆變技術為核心的500KW級節能高效電源及其數字化協同控制技術。

背景技術

隨著電子產業技術水平日益快速的不斷升級和社會對電子類消費產品需求的不斷更新和膨脹，電子產品等固體垃圾被廢棄和淘汰的速度越來越快。近年來，隨著各類家用電器和電腦、手機等辦公和通信設備日益普及，尤其是這類高技術產品更新換代不斷加速，在未來的幾年內，我國的電子產品將會進入一個前所未有的報廢高峰期。

采用溫度高達5000～8000℃的等離子弧取代傳統的油燃燒、電熱焚燒電子等固體垃圾，不僅可以充分燒毀電子廢棄物和有害化學元素，大大減少對人類健康和環境安全造成極大的危害，同時還可以把電子垃圾中含有的銅、汞、金等貴金屬有效地進行熔煉、提取，因此，該種焚燒方法的可資源化程度更高，再循環利用的經濟價值和環境價值也更高。高溫等離子弧焚燒電子等固體垃圾的新技術，在國外愈來愈多的被采用，國內也開始引進和采用。然而，由于電子等垃圾處理量的不斷增加和提高處理效率的要求，等離子弧不僅需要愈來愈大的功率，而且短路引弧和在電極距離子弧長調節過程造成輸出電流電壓的較大跳動，甚至用示波器無法捕捉波形，且不同的電極結構和小弧轉大弧的引弧方式不同，其跳動情況也不同。此外，要求它每天工作24小時，可靠性要求極高。為此，至今國內外大都數采用的大功率電源還是停留在用傳統的耗電耗材多、沖擊電流大、控制調節性能較差的晶闡管式整流電源。雖然也開始采用IGBT逆變式電源，但不僅功率較小，而且可靠性和技術成熟性有待改進、發展和提高。此外，這種大功率節能電源技術還可用于發電鍋爐點火和助燃、城市煤的汽化和海水談化等等。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種為高效焚燒處理電子等固體垃圾的、基于高頻IGBT逆變和模塊式N+M冗余結構技術為核心的500KW級節能高效電源裝備及其數字化協同控制技術，簡稱焚燒處理固體垃圾的500KW級等離子弧節能高效電源技術。由于功率轉換頻率從傳統的50Hz提高到20000Hz以及采用模塊式和N+M冗余結構，從而使主變壓器的材料及其耗電成反比大大減少，效率高達90％以上，節材60～70％，對網電沖擊電流很小，控制性能好、可靠性高。在某個單元模塊出故障時冗余結構中的儲備單元將被自動切換而投入，保證不停機而可以使檢修正常運行。

為實現本實用新型的目的采用如下技術方案：一種IGBT逆變式等離子弧電源，包括五個機箱和內置電路，所述內置電路置于機箱內，所述內置電路包括操作主控制模塊、程序協同控制模塊、100KW級IGBT逆變式電源；所述操作主控制模塊分別與五個結構相同、相互并聯的程序協同控制模塊相連接，每一個程序協同控制模塊分別連接一組結構相同的100KW級IGBT逆變式電源，五組100KW級IGBT逆變式電源分別與負載相連接。

更具體的，所述100KW級IGBT逆變式電源由一個程序協同控制模塊和四個結構相同、相互并聯的25KW級IGBT逆變式單元電源連接組成；所述每個25KW級IGBT逆變式單元電源，由IGBT逆變主電路和反饋閉環恒流控制電路構成，所述IGBT逆變主電路由電磁兼容模塊、輸入整流濾波模塊、高頻功率IGBT逆變全橋模塊、高頻功率主變壓模塊、高頻整流濾波模塊、穩弧模塊依次連接組成，其中，電磁兼容模塊與三相交流輸入電源相連接，穩弧模塊與負載相連接；所述反饋閉環恒流控制電路包括平均電流電壓檢測模塊、比較器、等離子弧電參數給定模塊、單片機控制模塊、PWM脈寬調制模塊和高頻驅動模塊，其中，平均電流電壓檢測模塊一端與負載相連接，另一端與比較器模塊輸入端相連接，比較器另一輸入端連接等離子弧電參數給定模塊，比較器輸出端與單片機控制模塊相連接，單片機控制模塊與PWM脈寬調制模塊相連接，PWM脈寬調制模塊與高頻驅動模塊相連接，高頻驅動模塊與高頻功率IGBT逆變全橋模塊相連接，單片機控制模塊與程序協同控制模塊相連接。也就是說，所述程序協同控制模塊包括兩層的程序協同控制模塊，其中一層(五個)的程序協同控制模塊，每個分別連接四個25KW級IGBT逆變式單元電源的單片機控制模塊，組成100KW級的IGBT逆變式電源的程序協同控制網絡；另一層(五個)的程序協同控制模塊，每個分別連接一組100KW級IGBT逆變式電源的程序協同控制模塊，組成500KW級的IGBT逆變式電源的程序協同控制網絡。