[发明专利]基于强励梯形波信号的电弧供电系统及电弧供电电源

权利要求书

1.一种基于强励梯形波信号的电弧供电系统，其特征在于，包括：控制系统和功率变换电路；

其中，所述功率变换电路包括：变压器、整流器和逆变器；所述变压器的初级绕组与交流电网连接；所述变压器的次级绕组与所述整流器的交流输入端连接；所述整流器的直流输出端通过直流母线与所述逆变器的直流输入端连接；所述逆变器的交流输出端与电弧设备连接；所述变压器的初级绕组与交流电网之间串联有电抗器；

所述控制系统，与所述功率变换电路和所述电弧设备分别连接，用于采集所述电弧设备的电弧电压或电弧电流，并根据所述电弧设备的电弧电压或电弧电流，控制所述变压器上调压开关的位置、所述整流器的触发角导通时间或所述逆变器输出电压信号的电压占宽比，使得所述功率变换电路中的逆变器输出满足电弧稳定燃烧条件的强励梯形波电压信号；

其中，所述强励梯形波电压信号在每个电压调制周期内的表达式为：

其中，U为满足电弧稳定燃烧条件的强励梯形波电压信号；M为电弧稳定燃烧的电弧电压；ΔM为增加的强励部分电压；T_s为设定的衰减时间；t₁为上一个电压调制周期内电弧电流衰减到零的时刻；t₂为电弧电流由零上升到正向最大电流值的时刻；t₃为电弧电流由正向最大电流值开始衰减的时刻；t₄为电弧电压由正向最大电压值衰减到零的的时刻；t₅为电弧电流衰减由正向最大电压值衰减到零的时刻；t₆为电弧电流由零衰减到负向最大电流值的时刻；t₇为电弧电流由负向最大电流值开始上升的时刻；t₈为电弧电压由负向最大电压值上升到零的时刻；t₉为电弧电流由负向最大电流值上升到零的时刻，f为强励梯形波电压信号的变化频率；

其中，所述控制系统通过一个定时器来控制各个电压调制周期内逆变器输出的电压信号。

2.如权利要求1所述的电弧供电系统，其特征在于，所述控制系统还用于采集所述变压器的一次电压和二次电压，并根据所述变压器的一次电压和二次电压，以及所述电弧设备的电弧电压或电弧电流，确定所述变压器上调压开关的位置。

3.如权利要求1所述的电弧供电系统，其特征在于，所述控制系统还用于采集所述整流器交流输入端的交流电压和直流输出端的直流电压，并根据所述整流器交流输入端的交流电压和直流输出端的直流电压，以及所述电弧设备的电弧电压或电弧电流，确定所述整流器的触发角导通时间。

4.如权利要求1所述的电弧供电系统，其特征在于，所述控制系统还用于采集所述逆变器直流输入端的直流电压和交流输出端的交流电压，并根据控制逆变器直流输入端的直流电压和交流输出端的交流电压，以及所述电弧设备的电弧电压或电弧电流，确定所述逆变器输出电压信号的电压占宽比。

5.如权利要求1所述的电弧供电系统，其特征在于，所述控制系统还用于通过改变所述逆变器输出电压信号的方向，实现对所述逆变器输出强励梯形波电压信号的频率调节。

6.一种电弧供电电源，其特征在于，包括：权利要求1至5任一项所述的基于强励梯形波信号的电弧供电系统。