CN111464017A - 一种工业电解制氟高频开关电源及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业电解制氟高频开关电源及其控制方法，其中电源包括监控系统和多台直流高频开关电源模块，所述多台直流高频开关电源模块的输出侧采用并联方式连接；所述监控系统用于控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压或均匀轮流输出脉冲电压。本发明通过监控系统有序地将多台直流高频开关电源模块控制在同步输出脉冲电压工作模式或均匀轮流输出脉冲电压工作模式，避免电压周期杂乱，使输出电压更加可控，也提高效率，可广泛应用于工业用大功率直流高频开关电源。

Description

一种工业电解制氟高频开关电源及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业用大功率直流高频开关电源，尤其涉及一种工业电解制氟高频开关电源及其控制方法。

背景技术

目前在工业制造氟气中已经开始使用高频开关电源替代晶闸管整流器，每个电解槽分别对应各自的高频开关电源，这不仅使各个槽体供电独立，操作、维护灵活方便，而且节约电能，效率高。每个制氟电解槽所需电流大，高频开关电源需由多台直流高频开关电源模块组成，提供电解槽所需电流。现有的高频开关电源只是由多台直流高频开关电源模块共同承担电解槽所需的电流，电源输出的波形为多个电源模块输出的无序组合，并没有对每台直流高频开关电源模块输出波形进行控制，影响制氟效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种对多台直流高频开关电源模块进行控制的工业电解制氟高频开关电源及其控制方法。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种工业电解制氟高频开关电源，包括监控系统和多台直流高频开关电源模块，所述多台直流高频开关电源模块的输出侧采用并联方式连接；

所述监控系统用于控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压或均匀轮流输出脉冲电压。

进一步，所述监控系统通过以下方式控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期同步控制信号，控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压。

进一步，所述监控系统通过以下方式控制多台直流高频开关电源模块均匀轮流输出脉冲电压：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期轮流控制信号，控制正常在线直流高频开关电源模块在同一周期内均匀轮流输出脉冲电压。

进一步，所述监控系统还用于根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在同步输出脉冲电压的工作模式切换至均匀轮流输出脉冲电压的工作模式。

进一步，所述监控系统还用于根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在均匀轮流输出脉冲电压的工作模式切换至同步输出脉冲电压的工作模式。

本发明所采用的第二技术方案是：

一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，包括以下步骤：

控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压或均匀轮流输出脉冲电压；

其中，所述多台直流高频开关电源模块的输出侧采用并联方式连接。

进一步，所述控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压这一步骤，具体为：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期同步控制信号，控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压。

进一步，所述控制多台直流高频开关电源模块均匀轮流输出脉冲电压这一步骤，具体为：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期轮流控制信号，控制正常在线直流高频开关电源模块在同一周期内均匀轮流输出脉冲电压。

进一步，还包括以下步骤：

根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在同步输出脉冲电压的工作模式切换至均匀轮流输出脉冲电压的工作模式。

进一步，还包括以下步骤：

根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在均匀轮流输出脉冲电压的工作模式切换至同步输出脉冲电压的工作模式。

本发明的有益效果是：本发明通过监控系统有序地将多台直流高频开关电源模块控制在同步输出脉冲电压工作模式或均匀轮流输出脉冲电压工作模式，避免电压周期杂乱，使输出电压更加可控，也提高效率。

附图说明

图1是本具体实施例中一种工业电解制氟高频开关电源的原理框图；

图2是具体实施例中直流高频开关电源模块在同步输出脉冲电压工作模式时的脉冲示意图；

图3是具体实施例中直流高频开关电源模块在均匀轮流输出脉冲电压工作模式时的脉冲示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种工业电解制氟高频开关电源，包括监控系统和多台直流高频开关电源模块，所述多台直流高频开关电源模块的输出侧采用并联方式连接；

所述监控系统用于控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压或均匀轮流输出脉冲电压。

该工业电解制氟高频开关电源包括监控系统和N台直流高频开关电源模块，N≥2，所述监控系统可对每台直流高频开关电源模块进行监视和控制；所述直流高频开关电源模块执行监控系统的要求，精准输出直流脉冲电压或直流脉冲电流等，并将自身状态反馈给监控系统。N台直流高频开关电源模块输出侧并联。以下简称多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压的工作模式为模式1，简称多台直流高频开关电源模块均匀轮流输出脉冲电压的工作模式为模式2。具体地，监控系统可控制多台直流高频开关电源模块工作在模式1下，并在停止输出后，设置从模式1转换到模式2后，再开始输出，工作在模式2下；监控系统可控制多台直流高频开关电源模块工作在模式2下，并在停止输出后，设置从模式2转换到模式1后，再开始输出，工作在模式1下；监控系统可控制多台直流高频开关电源模块工作在模式1下，在不停止输出时，直接从模式1转换到模式2工作；监控系统可控制多台直流高频开关电源模块工作在模式2下，在不停止输出时，直接从模式2转换到模式1工作。

由上可知，本实施例的工业电解制氟高频开关电源可同步输出脉冲电压，或均匀轮流输出脉冲电压，避免电压周期杂乱，使输出电压更加可控，也提高效率。另外，本发明具备两种工作模式，每种工作模式下有不同的输出电压波形。通过切换两种工作模式，可降低电解槽极间电压，对延缓极化现象的产生具有非常明显的效果。所述极化现象就是在电极周围反应后沉积下来的产物越来越多，最终在电极周围形成一个阻挡层，该层消弱了反应，也阻碍了电流通过(需增加电压才能通过)，在以稳流输入的电解槽中，当极间电压上升到一定程度(一般为15V)后，通过工艺调整后都无法降低极间电压,可认为已发生极化现象，极化后，不仅产氟量大大降低，而且白白损耗电能。处理发生极化现象的电解槽是一道很复杂而且费时的工序，有的甚至要开槽吊极板出来打磨或更换，非常影响生产效率，也浪费人力物力。

在电解槽体不进行工艺调整、其它因数无变化的情况下，电源在两种模式之间转换后，输出同样数值的电流，电源输出电压(也就是电解槽极间电压)有明显的降低，可理解为电极间阻挡层消弱，因此可认为延缓了极化现象的产生。若电解槽无极化现象发生，就不需要停槽处理，在工艺条件满足下可一直生产，从长时间来看，也就提高了制氟效率，而且降低了生产成本。

在本实施例中，所述监控系统还包括对整个柜体其它辅助设备(如冷却水、风扇、开关等)的监视和控制，也包括对外的近控、远控、综控、通讯等的接口。该监控系统根据实际工程应用配置相应的功能，并非固定不变的。具体地，该监控系统通过内部串行通信系统、同步信号控制电路等与各开关电源模块对接。该监控系统内部核心部分由数字控制电路组成。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述监控系统通过以下方式控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期同步控制信号，控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压。

在本实施例中，工业电解制氟高频开关电源有4台直流高频开关电源模块在线运行，直流高频开关电源模块工作在同一种模式时开关频率一致。该工业电解制氟高频开关电源此时工作在模式1下，4台直流高频开关电源模块的开关周期为T1，在每半个开关周期内，每台直流高频开关电源模块同步输出1个脉冲电压，这是因为大功率的开关电源用的都是移相全桥，每个开关周期输出的是2个脉冲电压，脉冲电压宽度为T3。该工业电解制氟高频开关电源此时输出的电压可理解为由4台在线运行的输出未并联的直流高频开关电源模块输出的电压叠加而成，在每半个开关周期内，输出1个脉冲电压，脉冲电压宽度为T3。

其中，图2中直流高频开关电源模块1代表第一台直流高频开关电源模块，直流高频开关电源模块2代表第二台直流高频开关电源模块，直流高频开关电源模块3代表第三台直流高频开关电源模块，直流高频开关电源模块4代表第四台直流高频开关电源模块。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述监控系统通过以下方式控制多台直流高频开关电源模块均匀轮流输出脉冲电压：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期轮流控制信号，控制正常在线直流高频开关电源模块在同一周期内均匀轮流输出脉冲电压。

在本实施例中，工业电解制氟高频开关电源有4台直流高频开关电源模块在线运行，直流高频开关电源模块工作在同一种模式时开关频率一致。该工业电解制氟高频开关电源此时工作在模式2下，4台直流高频开关电源模块的开关周期为T2，在每半个开关周期内，每台直流高频开关电源模块轮流输出1个脉冲电压，脉冲电压宽度为T3，此时。该工业电解制氟高频开关电源此时输出的电压可理解为由4台在线运行的输出未并联的直流高频开关电源模块输出的脉冲电压组合成，在每半个开关周期内，均匀的输出4个脉冲电压，每个脉冲电压宽度为T3。

图3中直流高频开关电源模块代表第一台直流高频开关电源模块，直流高频开关电源模块2代表第二台直流高频开关电源模块，直流高频开关电源模块3代表第三台直流高频开关电源模块，直流高频开关电源模块4代表第四台直流高频开关电源模块。

进一步作为优选的实施方式，所述监控系统还用于根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在同步输出脉冲电压的工作模式切换至均匀轮流输出脉冲电压的工作模式。

进一步作为优选的实施方式，所述监控系统还用于根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在均匀轮流输出脉冲电压的工作模式切换至同步输出脉冲电压的工作模式。

现场试验表明，在其他因素都不变下，两种模式转换后，都可降低极间电压。工业电解制氟高频开关电源配合电解工艺的要求，时而工作在模式1下，时而工作在模式2下，两种模式之间转换后，能降低极间电压，也从侧面说明了这一开关电源在同样输出电压下，电流大，产氟量大，或者在同样输出电流下，电源输出电压更低，更节省电能。可推断出输出的波形还是对制氟效率有影响的。在模式转换后，也就是电压波形变化后，在新的电压波形下，电流能够“轻松”穿过旧的电压波形建立起来的电极阻挡层，反应沉积下来的产物并逐渐脱落或逐渐按新的电压波形整理沉积，当沉积到一定，极间电压上升到一定时，更换波形后又与前述类似。

本实施例还提供了一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，包括以下步骤：

一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，包括以下步骤：

控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压或均匀轮流输出脉冲电压；

其中，所述多台直流高频开关电源模块的输出侧采用并联方式连接。

进一步作为优选的实施方式，所述控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压这一步骤，具体为：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期同步控制信号，控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压。

进一步作为优选的实施方式，所述控制多台直流高频开关电源模块均匀轮流输出脉冲电压这一步骤，具体为：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期轮流控制信号，控制正常在线直流高频开关电源模块在同一周期内均匀轮流输出脉冲电压。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在同步输出脉冲电压的工作模式切换至均匀轮流输出脉冲电压的工作模式。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在均匀轮流输出脉冲电压的工作模式切换至同步输出脉冲电压的工作模式。

本实施例的一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，与上述实施例一种工业电解制氟高频开关电源具有一一对应关系，具备相应的功能和有益效果。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种工业电解制氟高频开关电源，其特征在于，包括监控系统和多台直流高频开关电源模块，所述多台直流高频开关电源模块的输出侧采用并联方式连接；

所述监控系统用于控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压或均匀轮流输出脉冲电压。

2.根据权利要求1所述的一种工业电解制氟高频开关电源，其特征在于，所述监控系统通过以下方式控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期同步控制信号，控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压。

3.根据权利要求1所述的一种工业电解制氟高频开关电源，其特征在于，所述监控系统通过以下方式控制多台直流高频开关电源模块均匀轮流输出脉冲电压：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期轮流控制信号，控制正常在线直流高频开关电源模块在同一周期内均匀轮流输出脉冲电压。

4.根据权利要求1所述的一种工业电解制氟高频开关电源，其特征在于，所述监控系统还用于根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在同步输出脉冲电压的工作模式切换至均匀轮流输出脉冲电压的工作模式。

5.根据权利要求1所述的一种工业电解制氟高频开关电源，其特征在于，所述监控系统还用于根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在均匀轮流输出脉冲电压的工作模式切换至同步输出脉冲电压的工作模式。

6.一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压或均匀轮流输出脉冲电压；

其中，所述多台直流高频开关电源模块的输出侧采用并联方式连接。

7.根据权利要求6所述的一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，其特征在于，所述控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压这一步骤，具体为：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期同步控制信号，控制多台直流高频开关电源模块同步输出脉冲电压。

8.根据权利要求6所述的一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，其特征在于，所述控制多台直流高频开关电源模块均匀轮流输出脉冲电压这一步骤，具体为：监控系统通过串行总线，获取正常在线直流高频开关电源模块台数，下达给定指令，通过控制线发送周期轮流控制信号，控制正常在线直流高频开关电源模块在同一周期内均匀轮流输出脉冲电压。

9.根据权利要求6所述的一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在同步输出脉冲电压的工作模式切换至均匀轮流输出脉冲电压的工作模式。

10.根据权利要求6所述的一种工业电解制氟高频开关电源的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据预设的状态条件或中控、人机界面要求将多台直流高频开关电源模块从工作在均匀轮流输出脉冲电压的工作模式切换至同步输出脉冲电压的工作模式。

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