[实用新型]人造金刚石压机加热电源装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及人造金刚石压机，具体为人造金刚石压机加热电源装置，属于电力电子技术领域。

(二)背景技术

人造金刚石压机是生产金刚石的专用设备，主要原料为石墨被放置在由四个顶锤顶端构成的四方体空腔内，高压油泵驱动顶锤产生高压力对石墨材料进行挤压，同时通入大电流，靠石墨材料体电阻的电热效应产生高温。人造金刚石压机中只有两个电极与石墨材料相连接，因此加热电源只能用单相交流或直流供电。目前人造金刚石压机加热电源装置有下列三种形式：

1.单相50Hz、220V或380V电源经晶闸管移相调压再经工频变压器降压后提供。网侧三相电流严重不平衡，且网侧谐波电流大，功率因数低，致使电网供电质量变差，供电部门是不允许的，必须采取其它补偿措施，从而增加了损耗和投资。

2.三相50Hz、380V电源整流成不可控直流，经逆变装置逆变成中频交流电，逆变过程同时进行脉宽调制调压，再经中频变压器降压后提供。解决了网侧三相电流不平衡问题，网侧谐波电流较小，功率因数高，但中频电流趋肤效应严重，通过石墨材料体的电流密度不均匀，影响金刚石生成的质量与产量。

3.三相50Hz、380V电源经晶闸管移相调压然后经三相工频变压器降压，最后由二极管整流成直流提供。解决了网侧三相电流不平衡问题，较单相供电网侧谐波电流要小，功率因数要高，无电流趋肤效应问题，电流均匀通过石墨材料体，但直流电使得石墨体(含其它材料)在熔融状态下正负离子分别向负正电极迁移，从而造成腔体内材料成分分布不均匀，同样影响金刚石生成的质量与产量。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种人造金刚石压机加热电源装置。它可有效地消除单相负载对电网的危害，且无趋肤效应造成电流分布不均的弊端，并能及时解决正负离子迁移积累于电极附近问题。

本实用新型的基本构思是：人造金刚石压机低频加热电源经三相工频变压器降压，变压器的次级采用带平衡电抗器的双反星形相控整流电路，通过两组双反星形反并联输出来实现整流、调节电压和变极性的目的。

本实用新型的技术解决方案：人造金刚石压机加热电源装置，包括降压变压器和晶闸管，其不同之处在于：所述变压器的初级直接与电网电源相连，变压器的次级接至两组晶闸管移相整流电路的输入端；两组晶闸管移相整流电路反并联输出经短网接到人造金刚石压机的两个电极上，给石墨原料提供加热电源。

人造金刚石压机加热电源装置为低电压大电流制，包括三相降压变压器，所述变压器的初级与三相输入电源相连，变压器的次级每相有两个匝数相同的绕组，接成双反星形电路，两个星形电路的中点接在一起；两个星形电路分别与两组反并联输出的、且带平衡电抗器的三相双半波(双反星形)相控整流电路相接，两个星形电路的中点和平衡电抗器的中间端分别接到人造金刚石压机的两个电极上。

所述整流电路包括6个正向整流晶闸管、6个反向整流晶闸管和一个平衡电抗器。为了能够实现输出电源极性可变，变压器输出每相都接两个反并联的晶闸管，即6个正向整流晶闸管和平衡电抗器组成正向电流双反星形相控整流电路，6个反向整流晶闸管和平衡电抗器组成反向电流双反星形相控整流电路。当6个正向晶闸管工作，另外6个反向晶闸管必须截止，此时电源装置向人造金刚石压机腔体电极提供正向电流；当6个反向晶闸管工作，另外6个正向晶闸管必须截止，此时电源装置向人造金刚石压机腔体电极提供反向电流。

上述方案还包括一控制单元，该控制单元输出控制端分别接至两个相控整流电路的控制端，能够按一定周期切换正反向晶闸管整流电路轮流工作，这样电源装置输出电源的极性按低频变化。

所述控制单元的一输入信号端接收用于检测两个人造金刚石压机两电极间工作电压的电压检测元件的输出信号；另一输入信号端接收用于检测人造金刚石压机加热电源工作电流的电流检测元件的输出信号。控制单元的作用还有根据电压和电流检测元件输出信号的大小自动调节晶闸管移相触发角，控制工作电流按工艺要求变化。

所述控制单元的输出控制端还与显示和报警单元相连，用于显示电源运行参数。控制单元的作用还有检测判断故障的产生并输出故障报警信号和及时封锁晶闸管触发脉冲，对电源进行保护。