[实用新型]一种IGBT逆变式等离子弧电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及环保设备和电力电子技术领域，具体是用于为焚烧处理固体垃圾的高温等离子弧提供一种以高频IGBT逆变技术为核心的500KW级节能高效电源及其数字化协同控制技术。

背景技术

随着电子产业技术水平日益快速的不断升级和社会对电子类消费产品需求的不断更新和膨胀，电子产品等固体垃圾被废弃和淘汰的速度越来越快。近年来，随着各类家用电器和电脑、手机等办公和通信设备日益普及，尤其是这类高技术产品更新换代不断加速，在未来的几年内，我国的电子产品将会进入一个前所未有的报废高峰期。

采用温度高达5000～8000℃的等离子弧取代传统的油燃烧、电热焚烧电子等固体垃圾，不仅可以充分烧毁电子废弃物和有害化学元素，大大减少对人类健康和环境安全造成极大的危害，同时还可以把电子垃圾中含有的铜、汞、金等贵金属有效地进行熔炼、提取，因此，该种焚烧方法的可资源化程度更高，再循环利用的经济价值和环境价值也更高。高温等离子弧焚烧电子等固体垃圾的新技术，在国外愈来愈多的被采用，国内也开始引进和采用。然而，由于电子等垃圾处理量的不断增加和提高处理效率的要求，等离子弧不仅需要愈来愈大的功率，而且短路引弧和在电极距离子弧长调节过程造成输出电流电压的较大跳动，甚至用示波器无法捕捉波形，且不同的电极结构和小弧转大弧的引弧方式不同，其跳动情况也不同。此外，要求它每天工作24小时，可靠性要求极高。为此，至今国内外大都数采用的大功率电源还是停留在用传统的耗电耗材多、冲击电流大、控制调节性能较差的晶阐管式整流电源。虽然也开始采用IGBT逆变式电源，但不仅功率较小，而且可靠性和技术成熟性有待改进、发展和提高。此外，这种大功率节能电源技术还可用于发电锅炉点火和助燃、城市煤的汽化和海水谈化等等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种为高效焚烧处理电子等固体垃圾的、基于高频IGBT逆变和模块式N+M冗余结构技术为核心的500KW级节能高效电源装备及其数字化协同控制技术，简称焚烧处理固体垃圾的500KW级等离子弧节能高效电源技术。由于功率转换频率从传统的50Hz提高到20000Hz以及采用模块式和N+M冗余结构，从而使主变压器的材料及其耗电成反比大大减少，效率高达90％以上，节材60～70％，对网电冲击电流很小，控制性能好、可靠性高。在某个单元模块出故障时冗余结构中的储备单元将被自动切换而投入，保证不停机而可以使检修正常运行。

为实现本实用新型的目的采用如下技术方案：一种IGBT逆变式等离子弧电源，包括五个机箱和内置电路，所述内置电路置于机箱内，所述内置电路包括操作主控制模块、程序协同控制模块、100KW级IGBT逆变式电源；所述操作主控制模块分别与五个结构相同、相互并联的程序协同控制模块相连接，每一个程序协同控制模块分别连接一组结构相同的100KW级IGBT逆变式电源，五组100KW级IGBT逆变式电源分别与负载相连接。

更具体的，所述100KW级IGBT逆变式电源由一个程序协同控制模块和四个结构相同、相互并联的25KW级IGBT逆变式单元电源连接组成；所述每个25KW级IGBT逆变式单元电源，由IGBT逆变主电路和反馈闭环恒流控制电路构成，所述IGBT逆变主电路由电磁兼容模块、输入整流滤波模块、高频功率IGBT逆变全桥模块、高频功率主变压模块、高频整流滤波模块、稳弧模块依次连接组成，其中，电磁兼容模块与三相交流输入电源相连接，稳弧模块与负载相连接；所述反馈闭环恒流控制电路包括平均电流电压检测模块、比较器、等离子弧电参数给定模块、单片机控制模块、PWM脉宽调制模块和高频驱动模块，其中，平均电流电压检测模块一端与负载相连接，另一端与比较器模块输入端相连接，比较器另一输入端连接等离子弧电参数给定模块，比较器输出端与单片机控制模块相连接，单片机控制模块与PWM脉宽调制模块相连接，PWM脉宽调制模块与高频驱动模块相连接，高频驱动模块与高频功率IGBT逆变全桥模块相连接，单片机控制模块与程序协同控制模块相连接。也就是说，所述程序协同控制模块包括两层的程序协同控制模块，其中一层(五个)的程序协同控制模块，每个分别连接四个25KW级IGBT逆变式单元电源的单片机控制模块，组成100KW级的IGBT逆变式电源的程序协同控制网络；另一层(五个)的程序协同控制模块，每个分别连接一组100KW级IGBT逆变式电源的程序协同控制模块，组成500KW级的IGBT逆变式电源的程序协同控制网络。