CN103715919A - 弧电源系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弧电源系统及其控制方法，通过控制交流开关柜断路器通断，实现电网侧接入电源接通或关断，通过控制整流进线交流柜断路器通断，实现晶闸管整流器输入电源接通或关断，通过控制交流开关柜断路器和整流进线交流柜断路器接通或关断，实现弧电源系统输出电压范围的初步选择；通过变换调压整流变压器档位，控制调压整流变压器各分接点，实现弧电源系统输出电压范围的粗放调节；晶闸管整流器包括两组以上以串联方式连接的晶闸管整流单元，通过对晶闸管整流器中晶闸管元件的导通角进行控制，实现弧电源系统输出电压范围的精细调节。本发明解决了现有弧电源系统结构复杂、操作繁琐、输出电压调节范围窄、功率小、运行时间短的技术问题。

Description

弧电源系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及大功率变流技术领域，尤其是涉及一种广泛应用于工业、军工、科研等领域的可控宽电压调节弧电源系统及其控制方法。

背景技术

目前，弧电源已经在军工、科研、工业污染物处理等方面得到越来越来越广泛的应用。弧电源的负载一般为特种负载，如：磁体线圈、电弧加热器、电炉等，具有输出电压、电流可调，波形连续等的特点，可作为特种负载产生高压直流电能来源。而弧电源输出的电压范围直接决定了其可适用负载的范围，输出电压的范围影响了弧电源的宽领域应用。

目前，弧电源整流装置系统在国内已有应用，在现有技术当中与本发明相关的内容主要有以下文献：

文献一为清华大学谢星葵于2005年发表在《清华大学》2005年硕士论文中的论文《大功率变极性等离子体弧焊电源系统的研究》。该论文以大功率等离子弧焊为负载，详细介绍了弧电源的研制，并对弧焊电源功率转换回路、弧焊电源控制系统、弧焊系统的集成进行了阐述。该电源系统包含两部分，一部分为主弧电源，另一部分为引弧电源。主弧电源是正式弧焊工况下的工作主电源，引弧电源是负载起弧阶段的辅助电源。该系统主电源采用“AC-DC-AC-DC-AC”单电源双逆变结构，辅助电源取主电源第一段“AC-DC”方式起弧。这种弧电源装置电源系统缺点有三，其一是由于电源分为主弧电源和引弧电源，故起弧到正式工况控制及工艺处理复杂，极易造成灭弧现象；其二是电源装置系统结构复杂，不利于工业化实现；其三是电源装置输出电压范围窄，故存在应用的局限性。文献一将弧电源一分为二，分割成主弧电源和引弧电源，电源装置系统结构复杂、工艺操作繁琐、输出电压调节范围窄、功率小、运行时间短，具有一定的局限性。

文献二为于洋于2007年7月2日发表在《大连理工大学硕士学位论文》中的论文《用于污染物处理的电弧等离子体电源研制》。该论文以6kW直流拉弧逆变等离子体电源的设计及制造为目的，指出了等离子体在污染物处理上的优势，介绍了国内外在此技术上的进展及应用，并对取样于逆变弧焊电源电路部分设计，对弧焊电源的发展也作了简单介绍。文献二以直流拉弧逆变设计思路，具体介绍了其在污染物处理上的优势，但是文献二中记载的这种弧电源装置采用逆变电源设计，电源装置结构系统复杂。另外，这种弧电源需采用专用的高频变压器，而高频变压的器材料及制造工艺都十分复杂，技术设计及工程实现难度较大，增加系统装置成本，且电压调节范围窄，不适用于大量污染物的处理。同时，这种弧电源还存在偏磁饱和，以及高次谐波干扰等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弧电源系统及其控制方法，解决现有弧电源系统结构复杂、工艺操作繁琐、输出电压调节范围窄、功率小、运行时间短的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种弧电源系统的技术实现方案，一种弧电源系统，包括：

交流开关柜断路器，一端与电网侧相连，另一端与调压整流变压器相连，用于电网侧输入电源的接通与关断；

调压整流变压器，一端与所述交流开关柜断路器相连，另一端与整流进线交流柜断路器相连，通过变换所述调压整流变压器的档位，控制所述调压整流变压器的各分接点，进行输出电源的粗放调节；

整流进线交流柜断路器，一端与所述调压整流变压器相连，另一端与晶闸管整流器相连，负责所述调压整流变压器输入电源的接通或关断，所述弧电源系统通过所述交流开关柜断路器和所述整流进线交流柜断路器的接通或关断控制，实现输出电源电压范围的初步选择；

晶闸管整流器，包括两组以上以串联方式连接的晶闸管整流单元，所述晶闸管整流一端与所述整流进线交流柜断路器相连，另一端与负载相连，通过对所述晶闸管整流器的晶闸管元件导通角进行控制，实现输出电源的精细调节。

优选的，所述交流开关柜断路器进一步包括断路器QF01、断路器QF02和断路器QF03，所述断路器QF01、断路器QF02和断路器QF03的一端分别与电网侧相连。

优选的，所述调压整流变压器进一步包括变压器T1、变压器T2和变压器T3，所述变压器T1的一端与所述断路器QF01的另一端相连，所述变压器T2的一端与所述断路器QF02的另一端相连，所述变压器T3的一端与所述断路器QF03的另一端相连。

优选的，所述整流进线交流柜断路器进一步包括断路器QF11、断路器QF12和断路器QF13，所述晶闸管整流器包括三组独立的晶闸管整流单元，所述断路器QF11的一端与所述变压器T1的另一端相连，所述断路器QF12一端与所述变压器T2的另一端相连，所述断路器QF13一端与所述变压器T3的另一端相连；所述断路器QF11、断路器QF12和断路器QF13的另一端分别与所述三组独立的晶闸管整流单元的交流输入端相连，所述三组独立的晶闸管整流单元的直流输出端彼此串联成一个总的输出端与所述负载相连，所述负载为弧电源负载。

优选的，在所述晶闸管整流器的晶闸管整流单元的输出端进一步并联有续流二极管。

优选的，所述晶闸管整流单元采用三相桥式整流电路结构，通过预设曲线实现所述三组独立的晶闸管整流单元不同组合的运行模式，实现三组独立的晶闸管整流单元顺序导通，从而实现所述弧电源系统在不同输出功率下的可控宽范围电压调节。

优选的，所述弧电源系统还进一步包括上位机监控系统、现场控制单元、交流开关柜继电器保护器、整流进线交流柜继电保护器、整流变压器保护器、有载调压开关分接位置控制器、续流二极管检测保护模块和晶闸管整流器触发与检测模块；

所述上位机监控系统与所述现场控制单元相连，所述现场控制单元与所述晶闸管整流器相连，所述上位机监控系统通过现场控制单元实现对所述晶闸管整流器的控制，所述现场控制单元向所述晶闸管整流器中的晶闸管元件发送触发脉冲，并检测所述晶闸管整流器的工作状态；

所述现场控制单元通过所述交流开关柜继电器保护器与交流开关柜断路器相连，所述交流开关柜继电器保护器实现对所述弧电源系统的保护；

所述现场控制单元通过所述整流进线交流柜继电保护器与整流进线交流柜断路器相连，所述现场控制单元通过所述整流进线交流柜继电保护器实现对所述晶闸管整流器的保护；

所述现场控制单元分别与所述整流变压器保护器、有载调压开关分接位置控制器相连，所述整流变压器保护器、有载调压开关分接位置控制器分别与所述调压整流变压器相连，所述现场控制单元通过控制所述整流变压器保护器实现对所述调压整流变压器的保护，所述现场控制单元通过所述有载调压开关分接位置控制器实现对所述调压整流变压器的档位变换；

所述现场控制单元还分别与所述续流二极管检测保护模块、晶闸管整流器触发与检测模块相连，所述续流二极管检测保护模块、晶闸管整流器触发与检测模块分别与所述晶闸管整流器相连，所述续流二极管检测保护模块实现对所述晶闸管整流器晶闸管整流单元中续流二极管的状态监测和保护，所述晶闸管整流器触发与检测模块实现对所述晶闸管整流器晶闸管整流单元中晶闸管元件的触发和状态监测。

本发明还另外具体提供了一种对上述弧电源系统进行控制的方法的技术实现方案，一种弧电源系统控制方法，包括以下步骤：

S10：通过控制所述交流开关柜断路器的通断，实现电网侧接入电源的接通或关断，通过控制所述整流进线交流柜断路器的通断，实现所述晶闸管整流器输入电源的接通或关断，通过所述交流开关柜断路器和所述整流进线交流柜断路器的接通或关断控制，实现所述弧电源系统输出电压范围的初步选择；

S11：通过变换所述调压整流变压器的档位，控制所述调压整流变压器的各分接点，实现所述弧电源系统输出电压范围的粗放调节；

S12：通过对所述晶闸管整流器中晶闸管元件的导通角进行控制，实现所述弧电源系统输出电压范围的精细调节。

优选的，所述晶闸管整流器进一步包括三组独立的晶闸管整流单元，所述弧电源系统控制方法包括单组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

A1：闭合所述断路器QF01和所述断路器QF11，调节所述变压器T1的有载调压开关级位，由上位机监控系统预设单组晶闸管整流单元中第一组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式触发第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第一组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求；

A2：闭合所述断路器QF02和所述断路器QF12，调节所述变压器T2的有载调压开关级位，由上位机监控系统预设单组晶闸管整流单元中第二组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式触发第二组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第二组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求；

A3：闭合所述断路器QF03和所述断路器QF13，调节所述变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统预设单组晶闸管整流单元中第三组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式触发第三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第三组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求。

优选的，所述晶闸管整流器进一步包括三组独立的晶闸管整流单元，所述弧电源系统控制方法包括双组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

B1：闭合所述断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02和断路器QF12，调节所述变压器T1和所述变压器T2的有载调压开关级位，由上位机监控系统预设两组晶闸管整流单元中第一组和第二组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元或第二组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元或第二组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求；

B2：闭合所述断路器QF01、断路器QF11、断路器QF03和断路器QF13，调节所述变压器T1和所述变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统预设两组晶闸管整流单元中第一组和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求；

B3：闭合所述断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节所述变压器T2和所述变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统预设两组晶闸管整流单元中第二组和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第二组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元，现场控制单元根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式顺序触发第二组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求； 

优选的，所述晶闸管整流器进一步包括三组独立的晶闸管整流单元，所述弧电源系统控制方法包括三组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

C1：闭合所述断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节所述变压器T1、变压器T2和变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统预设三组晶闸管整流单元中第一组、第二组桥和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～4050V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组、第二组、第三组晶闸管整流单元或第一组、第三组、第二组晶闸管整流单元或第二组、第一组、第三组晶闸管整流单元或第二组、第三组、第一组晶闸管整流单元或第三组、第一组、第二组晶闸管整流单元或第三组、第二组、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组、第二组、第三组晶闸管整流单元或第一组、第三组、第二组晶闸管整流单元或第二组、第一组、第三组晶闸管整流单元或第二组、第三组、第一组晶闸管整流单元或第三组、第一组、第二组晶闸管整流单元或第三组、第二组、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现三组桥0～4050V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～6.075MW的功率输出要求；

C2：闭合所述断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节所述变压器T1、变压器T2和变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统预设三组晶闸管整流单元中第一组、第二组桥和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～4050V之间任意值，触发模式为等α角触发方式，现场控制单元根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角α，将所述控制触发角α以脉冲形式，同时触发第一组、第二组和第三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现三组晶闸管整流单元0～4050V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～6.075MW的功率输出要求。

优选的，当选择等α角触发方式时，所述现场控制单元按照所述上位机监控系统中的预设曲线同时向三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件发送相同的触发角α，并快速调节所述触发角α的大小，从而快速实现所述弧电源系统按照预设曲线运行。

优选的，当选择顺序触发方式时，三组晶闸管整流单元按所述上位机监控系统中的预设曲线顺序触发导通，当选择的第一组晶闸管整流单元满开放仍无法达到预设电压时，则所述现场控制单元顺序开通第二组晶闸管整流单元和/或第三组晶闸管整流单元，实现三组晶闸管整流单元导通的顺序控制。

优选的，所述现场控制单元进一步采用光电隔离通讯方式向所述晶闸管整流器晶闸管整流单元中的晶闸管元件发送触发脉冲，所述现场控制单元与所述晶闸管整流器晶闸管整流单元中的晶闸管元件每隔一定时间通信一次，所述现场控制单元每隔一定周期调整一次触发脉冲，实现每个脉波的连续可调。

优选的，所述现场控制单元根据弧电源系统中负载的情况，在起弧阶段的预设曲线由所述上位机监控系统在等α角触发方式或顺序触发方式中选择，正常工况运行下采用顺序触发方式，对每一个脉波进行精确控制，从而达到所述弧电源系统晶闸管整流器的宽范围输出电压动态调节。

优选的，当所述现场控制单元检测到运行过程中有晶闸管整流单元发生故障，所述现场控制单元迅速断开发生故障的晶闸管整流单元的交流输入端，同时另外两组晶闸管整流单元接收所述上位机监控系统的预设曲线输入，在检测到所述负载达到熄弧电流前，迅速投入运行，从而保证所述负载工况的顺利完成。

通过实施上述本发明提供的弧电源系统及其控制方法，具有如下技术效果：

（1）本发明采用两组以上以串联方式连接的晶闸管整流单元，通过对输入端电源的接通或断开控制，可以实现输出电压连续可调，输出功率连续可调，可满足不同电压输出等级，不同功率输出的工况模式；

（2）当本发明弧电源系统的负载预设输出电压较低时，采用单组晶闸管整流单元运行方式，现场控制单元采用预设输出电压控制方式，可以实现对单组晶闸管整流单元中每个晶闸管元件、每个输出脉冲的调节，并通过与调压整流变压器的配合可使系统的谐波分量有效降低；

（3）本发明采用两组以上以串联方式连接的晶闸管整流单元，每组晶闸管整流单元的输出端并联续流二极管的方式解决一旦出现串联晶闸管元件故障，将导致整个系统故障保护造成弧电源系统运行中断或无法使用的技术问题，充分保证了弧电源系统在故障情况下的可靠运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明弧电源系统一种具体实施方式的电气连接拓扑结构示意图；

图2是本发明弧电源系统一种具体实施方式的系统控制结构框图；

图中：1-交流开关柜断路器，2-调压整流变压器，3-整流进线交流柜断路器，4-晶闸管整流器，5-负载，6-上位机监控系统，7-现场控制单元，8-交流开关柜继电器保护器，9-整流进线交流柜继电保护器，10-整流变压器保护器，11-有载调压开关分接位置控制器，12-续流二极管检测保护模块，13-晶闸管整流器触发与检测模块。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

FCU：Field Control Unit，现场控制单元的简称，一种应用于整流装置控制系统的终端控制单元；

DSP：Digital Signal Processor，数字信号处理器的简称；

CPLD：Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件的简称；

弧电源：一种应用功率半导体元器件的固有特性把交流输入电源转化成直流输出电源的变流装置，其负载通常为电弧负载。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1、2所示，给出了本发明弧电源系统及其控制方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如附图1所示，弧电源系统，包括：

交流开关柜断路器1，一端与电网侧相连，另一端与调压整流变压器2相连，用于电网侧输入电源的接通与关断；

调压整流变压器2，一端与交流开关柜断路器1相连，另一端与整流进线交流柜断路器3相连，通过变换调压整流变压器2的档位，控制调压整流变压器2的各分接点，进行输出电源的粗放调节；

整流进线交流柜断路器3，一端与调压整流变压器2相连，另一端与晶闸管整流器4相连，负责调压整流变压器2输入电源的接通或关断，弧电源系统通过交流开关柜断路器1和整流进线交流柜断路器3的接通或关断控制，实现输出电源电压范围的初步选择；

晶闸管整流器4，包括两组以上以串联方式连接的晶闸管整流单元，晶闸管整流器4一端与整流进线交流柜断路器3相连，另一端与负载5相连，通过对晶闸管整流器4的晶闸管元件导通角进行控制，实现输出电源的精细调节。

通过实施实施例1描述的技术方案便能够实现使用范围广、可控、电压调节范围大的弧电源系统。

作为本发明一种典型的实施例，交流开关柜断路器1采用10kV交流开关柜断路器，交流开关柜断路器1进一步包括断路器QF01、断路器QF02和断路器QF03，断路器QF01、断路器QF02和断路器QF03的一端分别与电网侧相连。调压整流变压器2进一步包括变压器T1、变压器T2和变压器T3，变压器T1的一端与断路器QF01的另一端相连，变压器T2的一端与断路器QF02的另一端相连，变压器T3的一端与断路器QF03的另一端相连。整流进线交流柜断路器进一步3包括断路器QF11、断路器QF12和断路器QF13，晶闸管整流器4包括三组独立的晶闸管整流单元，断路器QF11的一端与变压器T1的另一端相连，断路器QF12一端与变压器T2的另一端相连，断路器QF13一端与变压器T3的另一端相连。断路器QF11、断路器QF12和断路器QF13的另一端分别与三组独立的晶闸管整流单元的交流输入端相连，三组独立的晶闸管整流单元的直流输出端彼此串联成一个总的输出端与负载5相连，负载5为弧电源负载。

实施例2：在实施例1的基础之上，晶闸管整流单元进一步采用三相桥式整流电路结构，通过预设曲线实现三组独立的晶闸管整流单元不同组合的运行模式，实现三组独立的晶闸管整流单元顺序导通，从而实现弧电源系统在不同输出功率下的可控宽范围电压调节。在晶闸管整流器4晶闸管整流单元的输出端进一步并联有续流二极管，如附图1中所示的续流二极管D1、D2和D3。本实施例通过三组晶闸管整流单元内部串联，每组晶闸管整流单元输出端并联续流二极管的方式解决弧电源系统给一旦出现串联晶闸管元件故障，将导致整个系统故障保护而造成弧电源系统运行中断或无法使用的问题。

实施例3：如附图2所示，弧电源系统进一步包括上位机监控系统6、现场控制单元7、交流开关柜继电器保护器8、整流进线交流柜继电保护器9、整流变压器保护器10、有载调压开关分接位置控制器11、续流二极管检测保护模块12和晶闸管整流器触发与检测模块13；

上位机监控系统6与现场控制单元7相连，现场控制单元7与晶闸管整流器4相连，上位机监控系统6通过现场控制单元7实现对晶闸管整流器4的控制，现场控制单元7向晶闸管整流器4中的晶闸管元件发送触发脉冲，并检测晶闸管整流器4的工作状态；

现场控制单元7通过交流开关柜继电器保护器8与交流开关柜断路器1相连，交流开关柜继电器保护器8实现对弧电源系统的保护；

现场控制单元7通过整流进线交流柜继电保护器9与整流进线交流柜断路器3相连，现场控制单元7通过整流进线交流柜继电保护器9实现对晶闸管整流器4的保护；

现场控制单元7分别与整流变压器保护器10、有载调压开关分接位置控制器11相连，整流变压器保护器10、有载调压开关分接位置控制器11分别与调压整流变压器2相连，现场控制单元7通过控制整流变压器保护器10实现对调压整流变压器2的保护，现场控制单元7通过有载调压开关分接位置控制器11实现对调压整流变压器2的档位变换；

现场控制单元7还分别与续流二极管检测保护模块12、晶闸管整流器触发与检测模块13相连，续流二极管检测保护模块12、晶闸管整流器触发与检测模块13分别与晶闸管整流器4相连，续流二极管检测保护模块12实现对晶闸管整流器4晶闸管整流单元中续流二极管的状态监测和保护，晶闸管整流器触发与检测模块13实现对晶闸管整流器4的晶闸管整流单元中晶闸管元件的触发和状态监测。

现场控制单元7以DSP+CPLD为核心，实现本发明具体实施方式所描述的弧电源系统内晶闸管整流单元中晶闸管元件触发脉冲的发送、回报脉冲检测，续流二极管回报脉冲检测，晶闸管整流器4本体故障信息，变压器档位信息故障报警、变压器输入端断路器跳闸等信号进行检测与控制。

具体实施例3进一步提高了弧电源系统故障保护运行时的可靠性，在系统发生故障或非正常操作流程关闭后，能够迅速切断故障点，有效切断故障部位与其他部位的联系，确保故障不扩散化，之后再进行检修和维护，能够快速切断故障点，同时保证系统的可靠运行。

实施例4：一种对上述弧电源系统进行控制的方法，包括以下步骤：

S10：通过控制交流开关柜断路器1的通断，实现电网侧接入电源的接通或关断，通过控制整流进线交流柜断路器3的通断，实现晶闸管整流器4输入电源的接通或关断，通过交流开关柜断路器1和整流进线交流柜断路器3的接通或关断控制，实现弧电源系统输出电压范围的初步选择；

S11：通过变换调压整流变压器2的档位，控制调压整流变压器2的各分接点，实现弧电源系统输出电压范围的粗放调节；

S12：通过对晶闸管整流器4中晶闸管元件的导通角进行控制，实现弧电源系统输出电压范围的精细调节。

根据弧电源系统输出电压范围及输出功率的不同，弧电源系统可以选择如下实施例5至7的运行方式。

实施例5：晶闸管整流器4进一步包括三组独立的晶闸管整流单元，在实施例4的基础上，弧电源系统控制方法进一步包括单组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

A1：闭合断路器QF01和断路器QF11，调节变压器T1的有载调压开关级位，由上位机监控系统6预设单组晶闸管整流单元中第一组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元7根据预设电压通过运算处理计算出晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将控制触发角以脉冲形式触发第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第一组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求；

A2：闭合断路器QF02和断路器QF12，调节变压器T2的有载调压开关级位，由上位机监控系统6预设单组晶闸管整流单元中第二组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元7根据预设电压通过运算处理计算出晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将控制触发角以脉冲形式触发第二组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第二组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求；

A3：闭合断路器QF03和断路器QF13，调节变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统6预设单组晶闸管整流单元中第三组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元7根据预设电压通过运算处理计算出晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将控制触发角以脉冲形式触发第三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第三组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求。

实施例6：晶闸管整流器4进一步包括三组独立的晶闸管整流单元，在实施例4的基础上，弧电源系统控制方法进一步包括双组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

B1：闭合断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02和断路器QF12，调节变压器T1和变压器T2的有载调压开关级位，由上位机监控系统6预设两组晶闸管整流单元中第一组和第二组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元或第二组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元7根据预设电压通过运算处理计算出晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元或第二组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求；

B2：闭合断路器QF01、断路器QF11、断路器QF03和断路器QF13，调节变压器T1和变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统6预设两组晶闸管整流单元中第一组和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元7根据预设电压通过运算处理计算出晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求；

B3：闭合断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节变压器T2和变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统6预设两组晶闸管整流单元中第二组和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第二组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元，现场控制单元7根据预设电压通过运算处理计算出晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将控制触发角以脉冲形式顺序触发第二组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求； 

实施例7：晶闸管整流器4进一步包括三组独立的晶闸管整流单元，在实施例4的基础上，弧电源系统控制方法包括三组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

C1：闭合断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节变压器T1、变压器T2和变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统6预设三组晶闸管整流单元中第一组、第二组桥和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～4050V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组、第二组、第三组晶闸管整流单元或第一组、第三组、第二组晶闸管整流单元或第二组、第一组、第三组晶闸管整流单元或第二组、第三组、第一组晶闸管整流单元或第三组、第一组、第二组晶闸管整流单元或第三组、第二组、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元7根据预设电压通过运算处理计算出晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组、第二组、第三组晶闸管整流单元或第一组、第三组、第二组晶闸管整流单元或第二组、第一组、第三组晶闸管整流单元或第二组、第三组、第一组晶闸管整流单元或第三组、第一组、第二组晶闸管整流单元或第三组、第二组、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现三组桥0～4050V可控电压预设输出，满足弧电源系统0～6.075MW的功率输出要求；

C2：闭合断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节变压器T1、变压器T2和变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统6预设三组晶闸管整流单元中第一组、第二组桥和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～4050V之间任意值，触发模式为等α角触发方式，现场控制单元7根据预设电压通过运算处理计算出晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角α，将控制触发角α以脉冲形式，同时触发第一组、第二组和第三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现三组晶闸管整流单元0～4050V可控电压预设输出，满足弧电源系统0～6.075MW的功率输出要求。

当选择等α角触发方式时，现场控制单元7按照上位机监控系统6中的预设曲线同时向三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件发送相同的触发角α，并快速调节触发角α的大小，从而快速实现弧电源系统按照预设曲线运行。

当选择顺序触发方式时，三组晶闸管整流单元按上位机监控系统6中的预设曲线顺序触发导通，当选择的第一组晶闸管整流单元满开放仍无法达到预设电压时，则现场控制单元7顺序开通第二组晶闸管整流单元和/或第三组晶闸管整流单元，实现三组晶闸管整流单元导通的顺序控制。

实施例8：在前述实施例的基础上，现场控制单元7进一步采用光电隔离通讯方式向晶闸管整流器4的晶闸管整流单元中的晶闸管元件发送触发脉冲，现场控制单元7与晶闸管整流器4的晶闸管整流单元中的晶闸管元件每隔一定时间通信一次，现场控制单元7每隔一定周期调整一次触发脉冲，实现每个脉波的连续可调，基本无超调。作为本发明一种典型的实施例，现场控制单元7与晶闸管元件每隔1ms通信一次，现场控制单元7每隔20ms调整一次触发脉冲。预设曲线是指根据弧电源系统的负载特性及其工况要求，在弧电源系统运行之前由上位机监控系统6预先设置电压或电流区段运行数值。隔段时间进行广播通信是为了实现弧电源系统输出电压、电流的高精度调节，其广播通信时间与弧电源系统的电压输出直接相关。隔段时间调整触发脉冲是为了实现对直流输出各个脉波的调节，进一步提高电压和电流的输出精度。

实施例9：在前述实施例的基础上，现场控制单元7根据弧电源系统中负载5的情况，在起弧阶段的预设曲线由上位机监控系统6在等α角触发方式或顺序触发方式中选择，正常工况运行下则采用顺序触发方式，对每一个脉波进行精确控制，从而达到弧电源系统晶闸管整流器4的宽范围输出电压动态调节。

实施例10：在弧电源系统运行中，负载5一般为电弧加热器，电弧在起弧阶段需要晶闸管整流器4有足够高的空载电压。而在起弧后的运行过程中，电源突然切断会对弧电源系统造成过电压冲击，直接损伤负载5或晶闸管整流器4，甚至造成人身伤害事故。故弧电源系统在运行过程中除采用交流供电系统继电保护和整流控制系统本体保护双重保护外，还必须实现故障点切除后，另外两组晶闸管整流单元迅速无缝链接投入的功能。基于这种情况，在前述实施例的基础上，当现场控制单元7检测到运行过程中突然有一组晶闸管整流单元发生故障（如交流电压输入丢失、直流输出电压急速下降、晶闸管元件故障），现场控制单元7迅速断开发生故障的晶闸管整流单元的交流输入端，同时另外两组晶闸管整流单元接收上位机监控系统6的预设曲线输入，在检测到负载5达到熄弧电流前，迅速投入运行，从而保证电弧加热器的稳定燃烧，保证负载5工况的顺利完成，从而实现弧电源系统在出现故障下的可靠运行。

通过实施本发明具体实施例描述的弧电源系统及其控制方法技术方案，采用三相桥式整流电路的晶闸管整流单元串联方式连接，通过对输入端电源的接通和断开控制，可以实现输出电压0～4050V连续可调，输出功率0～6.075MW连续可调，可满足不同电压输出等级，不同功率输出的工况模式。当弧电源系统的负载5预设输出电压较低时，采用单组晶闸管整流单元运行方式，现场控制单元采用预设输出电压控制方式，可以实现对单组晶闸管整流单元中每个晶闸管元件、每个输出脉冲的调节，并通过与调压整流变压器2的配合可使弧电源系统的谐波分量有效降低。同时，在弧电源系统带负载运行过程中，弧电源系统的三组晶闸管整流单元中任意一组晶闸管整流单元出现故障时，可通过晶闸管整流器故障保护断开其输入端的交流断路器，切断故障输入点，另外两组晶闸管整流单元无缝链接，顺序投入运行，从而在保护好晶闸管整流器本体的前提下，使弧电源系统本次带负载工况运行模式正常完成，实现了弧电源系统在故障情况下的可靠运行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。 

Claims (16)

1.一种弧电源系统，其特征在于，包括：

交流开关柜断路器（1），一端与电网侧相连，另一端与调压整流变压器（2）相连，用于电网侧输入电源的接通与关断；

调压整流变压器（2），一端与所述交流开关柜断路器（1）相连，另一端与整流进线交流柜断路器（3）相连，通过变换所述调压整流变压器（2）的档位，控制所述调压整流变压器（2）的各分接点，进行输出电源的粗放调节；

整流进线交流柜断路器（3），一端与所述调压整流变压器（2）相连，另一端与晶闸管整流器（4）相连，负责所述调压整流变压器（2）输入电源的接通或关断，所述弧电源系统通过所述交流开关柜断路器（1）和所述整流进线交流柜断路器（3）的接通或关断控制，实现输出电源电压范围的初步选择；

晶闸管整流器（4），包括两组以上以串联方式连接的晶闸管整流单元，所述晶闸管整流器（4）一端与所述整流进线交流柜断路器（3）相连，另一端与负载（5）相连，通过对所述晶闸管整流器（4）的晶闸管元件导通角进行控制，实现输出电源的精细调节。

2.根据权利要求1所述的一种弧电源系统，其特征在于：所述交流开关柜断路器（1）包括断路器QF01、断路器QF02和断路器QF03，所述断路器QF01、断路器QF02和断路器QF03的一端分别与电网侧相连。

3.根据权利要求2所述的一种弧电源系统，其特征在于：所述调压整流变压器（2）包括变压器T1、变压器T2和变压器T3，所述变压器T1的一端与所述断路器QF01的另一端相连，所述变压器T2的一端与所述断路器QF02的另一端相连，所述变压器T3的一端与所述断路器QF03的另一端相连。

4.根据权利要求3所述的一种弧电源系统，其特征在于：所述整流进线交流柜断路器（3）包括断路器QF11、断路器QF12和断路器QF13，所述晶闸管整流器（4）包括三组独立的晶闸管整流单元，所述断路器QF11的一端与所述变压器T1的另一端相连，所述断路器QF12一端与所述变压器T2的另一端相连，所述断路器QF13一端与所述变压器T3的另一端相连；所述断路器QF11、断路器QF12和断路器QF13的另一端分别与所述三组独立的晶闸管整流单元的交流输入端相连，所述三组独立的晶闸管整流单元的直流输出端彼此串联成一个总的输出端与所述负载（5）相连，所述负载（5）为弧电源负载。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种弧电源系统，其特征在于：在所述晶闸管整流器（4）晶闸管整流单元的输出端并联有续流二极管。

6.根据权利要求5所述的一种弧电源系统，其特征在于：所述晶闸管整流单元采用三相桥式整流电路结构，通过预设曲线实现所述三组独立的晶闸管整流单元不同组合的运行模式，实现三组独立的晶闸管整流单元顺序导通，从而实现所述弧电源系统在不同输出功率下的可控宽范围电压调节。

7.根据权利要求1、2、3、4、6中任一权利要求所述的一种弧电源系统，其特征在于：所述弧电源系统还包括上位机监控系统（6）、现场控制单元（7）、交流开关柜继电器保护器（8）、整流进线交流柜继电保护器（9）、整流变压器保护器（10）、有载调压开关分接位置控制器（11）、续流二极管检测保护模块（12）和晶闸管整流器触发与检测模块（13）；

所述上位机监控系统（6）与所述现场控制单元（7）相连，所述现场控制单元（7）与所述晶闸管整流器（4）相连，所述上位机监控系统（6）通过现场控制单元（7）实现对所述晶闸管整流器（4）的控制，所述现场控制单元（7）向所述晶闸管整流器（4）中的晶闸管元件发送触发脉冲，并检测所述晶闸管整流器（4）的工作状态；

所述现场控制单元（7）通过所述交流开关柜继电器保护器（8）与交流开关柜断路器（1）相连，所述交流开关柜继电器保护器（8）实现对所述弧电源系统的保护；

所述现场控制单元（7）通过所述整流进线交流柜继电保护器（9）与整流进线交流柜断路器（3）相连，所述现场控制单元（7）通过所述整流进线交流柜继电保护器（9）实现对所述晶闸管整流器（4）的保护；

所述现场控制单元（7）分别与所述整流变压器保护器（10）、有载调压开关分接位置控制器（11）相连，所述整流变压器保护器（10）、有载调压开关分接位置控制器（11）分别与所述调压整流变压器（2）相连，所述现场控制单元（7）通过控制所述整流变压器保护器（10）实现对所述调压整流变压器（2）的保护，所述现场控制单元（7）通过所述有载调压开关分接位置控制器（11）实现对所述调压整流变压器（2）的档位变换；

所述现场控制单元（7）还分别与所述续流二极管检测保护模块（12）、晶闸管整流器触发与检测模块（13）相连，所述续流二极管检测保护模块（12）、晶闸管整流器触发与检测模块（13）分别与所述晶闸管整流器（4）相连，所述续流二极管检测保护模块（12）实现对所述晶闸管整流器（4）晶闸管整流单元中续流二极管的状态监测和保护，所述晶闸管整流器触发与检测模块（13）实现对所述晶闸管整流器（4）晶闸管整流单元中晶闸管元件的触发和状态监测。

8.一种对权利要求1-7中任一权利要求所述的弧电源系统进行控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：通过控制所述交流开关柜断路器（1）的通断，实现电网侧接入电源的接通或关断，通过控制所述整流进线交流柜断路器（3）的通断，实现所述晶闸管整流器（4）输入电源的接通或关断，通过所述交流开关柜断路器（1）和所述整流进线交流柜断路器（3）的接通或关断控制，实现所述弧电源系统输出电压范围的初步选择；

S11：通过变换所述调压整流变压器（2）的档位，控制所述调压整流变压器（2）的各分接点，实现所述弧电源系统输出电压范围的粗放调节；

S12：通过对所述晶闸管整流器（4）中晶闸管元件的导通角进行控制，实现所述弧电源系统输出电压范围的精细调节。

9.根据权利要求8所述的一种弧电源系统控制方法，其特征在于，所述晶闸管整流器（4）包括三组独立的晶闸管整流单元，所述弧电源系统控制方法包括单组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

A1：闭合所述断路器QF01和所述断路器QF11，调节所述变压器T1的有载调压开关级位，由上位机监控系统（6）预设单组晶闸管整流单元中第一组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元（7）根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式触发第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第一组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求；

A2：闭合所述断路器QF02和所述断路器QF12，调节所述变压器T2的有载调压开关级位，由上位机监控系统（6）预设单组晶闸管整流单元中第二组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元（7）根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式触发第二组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第二组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求；

A3：闭合所述断路器QF03和所述断路器QF13，调节所述变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统（6）预设单组晶闸管整流单元中第三组晶闸管整流单元运行方式，输出电压预设为0～1350V之间的任意值，现场控制单元（7）根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式触发第三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现第三组晶闸管整流单元0～1350V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～2.025MW的功率输出要求。

10.根据权利要求8所述的一种弧电源系统控制方法，其特征在于，所述晶闸管整流器（4）包括三组独立的晶闸管整流单元，所述弧电源系统控制方法包括双组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

B1：闭合所述断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02和断路器QF12，调节所述变压器T1和所述变压器T2的有载调压开关级位，由上位机监控系统（6）预设两组晶闸管整流单元中第一组和第二组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元或第二组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元（7）根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元或第二组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求；

B2：闭合所述断路器QF01、断路器QF11、断路器QF03和断路器QF13，调节所述变压器T1和所述变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统（6）预设两组晶闸管整流单元中第一组和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元（7）根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求；

B3：闭合所述断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节所述变压器T2和所述变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统（6）预设两组晶闸管整流单元中第二组和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～2700V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第二组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元，现场控制单元（7）根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式顺序触发第二组晶闸管整流单元、第三组晶闸管整流单元或第三组晶闸管整流单元、第二组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现双组晶闸管整流单元0～2700V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～4.05MW的功率输出要求。

11.根据权利要求8所述的一种弧电源系统控制方法，其特征在于，所述晶闸管整流器（4）包括三组独立的晶闸管整流单元，所述弧电源系统控制方法包括三组晶闸管整流单元运行控制过程，该过程包括以下三种步骤：

C1：闭合所述断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节所述变压器T1、变压器T2和变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统（6）预设三组晶闸管整流单元中第一组、第二组桥和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～4050V之间任意值，触发方式为顺序触发方式，触发顺序为第一组、第二组、第三组晶闸管整流单元或第一组、第三组、第二组晶闸管整流单元或第二组、第一组、第三组晶闸管整流单元或第二组、第三组、第一组晶闸管整流单元或第三组、第一组、第二组晶闸管整流单元或第三组、第二组、第一组晶闸管整流单元，现场控制单元（7）根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角，将所述控制触发角以脉冲形式顺序触发第一组、第二组、第三组晶闸管整流单元或第一组、第三组、第二组晶闸管整流单元或第二组、第一组、第三组晶闸管整流单元或第二组、第三组、第一组晶闸管整流单元或第三组、第一组、第二组晶闸管整流单元或第三组、第二组、第一组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现三组桥0～4050V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～6.075MW的功率输出要求；

C2：闭合所述断路器QF01、断路器QF11、断路器QF02、断路器QF12、断路器QF03和断路器QF13，调节所述变压器T1、变压器T2和变压器T3的有载调压开关级位，由上位机监控系统（6）预设三组晶闸管整流单元中第一组、第二组桥和第三组晶闸管整流单元串联运行方式，输出电压预设为0～4050V之间任意值，触发模式为等α角触发方式，现场控制单元（7）根据预设电压通过运算处理计算出所述晶闸管整流单元中晶闸管元件的控制触发角α，将所述控制触发角α以脉冲形式，同时触发第一组、第二组和第三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件，实现三组晶闸管整流单元0～4050V可控电压预设输出，满足所述弧电源系统0～6.075MW的功率输出要求。

12.根据权利要求11所述的一种弧电源系统控制方法，其特征在于：当选择等α角触发方式时，所述现场控制单元（7）按照所述上位机监控系统（6）中的预设曲线同时向三组晶闸管整流单元中的晶闸管元件发送相同的触发角α，并快速调节所述触发角α的大小，从而快速实现所述弧电源系统按照预设曲线运行。

13.根据权利要求9、10、11、12中任一权利要求所述的一种弧电源系统控制方法，其特征在于：当选择顺序触发方式时，三组晶闸管整流单元按所述上位机监控系统（6）中的预设曲线顺序触发导通，当选择的第一组晶闸管整流单元满开放仍无法达到预设电压时，则所述现场控制单元（7）顺序开通第二组晶闸管整流单元和/或第三组晶闸管整流单元，实现三组晶闸管整流单元导通的顺序控制。

14.根据权利要求13所述的一种弧电源系统控制方法，其特征在于：所述现场控制单元（7）采用光电隔离通讯方式向所述晶闸管整流器（4）晶闸管整流单元中的晶闸管元件发送触发脉冲，所述现场控制单元（7）与所述晶闸管整流器（4）晶闸管整流单元中的晶闸管元件每隔一定时间通信一次，所述现场控制单元（7）每隔一定周期调整一次触发脉冲，实现每个脉波的连续可调。

15.根据权利要求9、10、11、12、14中任一权利要求所述的一种弧电源系统控制方法，其特征在于：所述现场控制单元（7）根据弧电源系统中负载（5）的情况，在起弧阶段的预设曲线由所述上位机监控系统（6）在等α角触发方式或顺序触发方式中选择，正常工况运行下采用顺序触发方式，对每一个脉波进行精确控制，从而达到所述弧电源系统晶闸管整流器（4）的宽范围输出电压动态调节。

16.根据权利要求15所述的一种弧电源系统控制方法，其特征在于：当所述现场控制单元（7）检测到运行过程中有晶闸管整流单元发生故障，所述现场控制单元（7）迅速断开发生故障的晶闸管整流单元的交流输入端，同时另外两组晶闸管整流单元接收所述上位机监控系统（6）的预设曲线输入，在检测到所述负载（5）达到熄弧电流前，迅速投入运行，从而保证所述负载（5）工况的顺利完成。

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