CN207251486U - 一种等离子微弧氧化中频电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于工业电源领域，提出了一种等离子微弧氧化中频电源，包括3线圈12脉波整流变压器，3相12脉波可控整流器，滤波电路，单相逆变电路，宽频带中频变压器和可变电容器，3线圈12脉波整流变压器的一次侧与380V交流电源连接，3线圈12脉波整流变压器的二次侧与3相12脉波可控整流器的输入端连接，3相12脉波可控整流器的输出端经滤波电路后与单相逆变电路的输入端连接，单相逆变电路的输出端与宽频带中频变压器的一次侧连接，宽频带中频变压器的二次侧经可变电容器后，与电解池内的阴极和阳极分别连接。本实用新型解决了2相用电电网电压不平衡问题，大大提高了电路的安全性，优化了微弧氧化的工艺效果，可以广泛应用于微弧氧化领域。
Description
技术领域
本实用新型属于工业电源领域，具体涉及一种微弧氧化中频电源。
背景技术
等离子微弧氧化(Plasma Micro Arc oxidation,PMAO)，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层，简称：微弧氧化。就微弧氧化设备而言，市场上有单脉冲、双脉冲、中频电源三大类，究其功率最大不超过300kva。实属实验室使用的设备，因其功率太小，不能作为批量生产设备之用。单脉冲设备做出来的膜层从厚度和硬度均不理想，不能作为本产品的耐磨层使用。双脉冲设备在厚度和硬度上均可以达到本产品使用要求，但功率太小，工作时间太长，成本太高。也不适合批量生产使用。
中频电源市场上销售的只是380V50Hz设备，2相用电（会导致电网电压不平衡，是供电局明文规定不准使用的违规设备）电压不能变、频率不能变，这样做出来东西表面粗糙度很大，需要增加研磨表面的工序，给后期工作带来了又一复杂工艺，成本增加许多。但是中频电源的优点是做出来的膜硬度高、膜层厚、生产效率高。
综上所述，中频电源为微弧氧化工艺的首选。但要解决它的不足之处。需要重新设计中频电源的电路。
实用新型内容
本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种微弧氧化中频电源。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种等离子微弧氧化中频电源，其特征在于，包括3线圈12脉波整流变压器，3相12脉波可控整流器，滤波电路，单相逆变电路，宽频带中频变压器和可变电容器，所述3线圈12脉波整流变压器的一次侧与380V交流电源连接，所述3线圈12脉波整流变压器的二次侧与所述3相12脉波可控整流器的输入端连接，所述3相12脉波可控整流器的输出端经所述滤波电路后与所述单相逆变电路的输入端连接，所述单相逆变电路的输出端与所述宽频带中频变压器的一次侧连接，所述宽频带中频变压器的二次侧经所述可变电容器后，与电解池内的阴极和阳极分别连接；所述单相逆变电路包括4个IGBT单元，每个所述IGBT单元中均包括3个IGBT模块，每个所述IGBT单元中，3个IGBT模块的集电极均分别经过一个均流电抗器以及与均流电抗器并联的快速恢复二极管后连接在一起，3个IGBT模块的发射极直接连接在一起；每个所述IGBT模块中，集电极和发射极之间连接有压敏电阻，续流二极管和无感电容器串联后并联在所述压敏电阻两端，所述续流二极管两端并联连接有放电电阻。
所述IGBT模块为德国 infineon 公司的型号为FZ3600R17HP4-B2的IGBT模块。
所述压敏电阻的参数为820V/20kA，所述无感电容器的参数为10μF/1200V，所述快速恢复二极管的参数为500A/1200V。
所述宽频带中频变压器为晶闸管有载调压可变电感换流变压器，通过控制晶闸管的导通来调节二次侧的输出电压。
所述可变电容器包括多个并联连接的电容器，每个所述电容器均串联一个双向晶闸管来控制其通断，以调节所述可变电容器的容量。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型通过将3相380V输入3线圈整流变压器后，得到 Y 、△ 相位差120°的交流电压，经3相12脉波可控整流器全控整流后得到两个520V的直流电压，并联后得到洁净的520V直流电源，大大减小了高次谐波污染，再经过单相逆变电路可以得到交流电源，解决了2相用电电网电压不平衡问题；其中，单相逆变电路包括4个IGBT单元，每个所述IGBT单元中均包括3个并联的IGBT模块，大大加大了单相逆变电路的输出电流，克服了目前大电流IGBT模块产量小价格昂贵的问题；而且每个IGBT模块中，设置了由快恢复二极管和无感电容器、电阻组成的尖脉冲吸收电路，以及由均流电抗器形成的IGBT模块过流保护电路，以及由压敏电阻形成的过压保护电路，大大提高了电路的安全性。
此外，本使用新型可以通过模拟量改变IGBT晶闸管的激发脉冲的间隔来改变频率，通过控制可变电容器中与电容器串联的双向晶闸管的通断来控制输出电流大小，通过控制与宽频带中频变压器的线圈连接的晶闸管的导通来调节输出电压，可以实现微弧氧化的电压、频率调节的工艺需求，使微弧氧化加工做成的产品表面光滑、硬度高、膜层厚。并且总功率可达到750kva~2000kva，降低了生产成本，提高了生产效率。而且，本实用新型的中频电源为将3相50HZ AC 变单相50~500HZ的变频电源控制过程操作简单。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种等离子微弧氧化中频电源的结构框图；
图2为3线圈12脉波整流变压器、3相12脉波可控整流器、滤波电路和单相逆变电路的连接示意图；
图3为本实用新型的单相逆变电路中每个IGBT单元的电路连接示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1和图2所示，本实用新型提供了一种等离子微弧氧化中频电源，包括3线圈12脉波整流变压器1，3相12脉波可控整流器2，滤波电路3，单相逆变电路4，宽频带中频变压器5、可变电容器6，所述3线圈12脉波整流变压器1的一次侧与380V交流电源连接，所述3线圈12脉波整流变压器的二次侧与所述3相12脉波可控整流器的输入端连接，所述3相12脉波可控整流器的输出端经所述滤波电路后与所述单相逆变电路的输入端连接，所述单相逆变电路的输出端与所述宽频带中频变压器的一次侧连接，所述宽频带中频变压器的二次侧经所述可变电容器后，与电解池内的阴极和阳极分别连接。
本实用新型的工作原理如下，3相380V交流电压经3线圈12脉波整流变压器1后，得到 Y 、△ 相位差120°的 交流 电压，经相12脉波可控整流器全控整流后得到两个520V的直流电压并联后得到洁净的520V直流电源，再经过单相逆变电路可以得到交流电源，交流电源经宽频带中频变压器和可变电容器后给电解池供电，宽频带中频变压器可以调压，可变电容器可以调节电流，而通过IGBT模块可以调节电源的频率，从而实现微弧氧化工艺对电源的需求。
如图2所示，所述单相逆变电路为4个IGBT单元组成的全桥逆变电路，如图3所述，每个所述IGBT单元中，均包括3个IGBT模块，这3个IGBT模块分别标记为IGBT1，IGBT2，IGBT3，其中，IGBT1，IGBT2，IGBT3的集电极分别经过均流电抗器L1，均流电抗器L2、均流电抗器L3以后连接在一起，IGBT1，IGBT2，IGBT3的发射极直接连接在一起；均流电抗器可以防止个别IGBT模块过流导致损坏，进而解决了电路中的电流不平衡问题；快速恢复二极管D1，快速恢复二极管D2，快速恢复二极管D3分别并联在所述均流电抗器L1，均流电抗器L2、均流电抗器L3的两端，所述IGBT模块IGBT1的集电极和发射极之间连接有压敏电阻R1，续流二极管D4和无感电容器C1串联后并联在所述压敏电阻R1两端，所述续流二极管D4两端并联连接有放电电阻R2，所述IGBT模块IGBT2的集电极和发射极之间连接有压敏电阻R3，续流二极管D5和无感电容器C2串联后并联在所述压敏电阻R2两端，所述续流二极管D5两端并联连接有放电电阻R4，所述IGBT模块IGBT3的集电极和发射极之间连接有压敏电阻R5，续流二极管D6和无感电容器C3串联后并联在所述压敏电阻R5两端，所述续流二极管D6两端并联连接有放电电阻R6。
上述电路元件的设置可以对所述单相逆变电路中的各个IGBT模块起到过流过压保护，以及脉冲保护的功能，下面以IGBT模块IGBT1进行举例说明：快恢复二极管D1和无感电容器C1，以及放电电阻R2可以组成尖脉冲吸收电路，当电路中出现尖脉冲时，电流可以经所述尖脉冲吸收电路给无感电容器C1充电，当尖脉冲消失时，无感电容器C1中的电量又经所述放电电阻R2放掉，避免了尖脉冲信号对IGBT模块的影响，此外，压敏电阻R1实现了对IGBT模块的过压保护。
进一步地，所述IGBT模块可以为德国 infineon 公司的型号为FZ3600R17HP4-B2的IGBT模块。通过3只IGBT模块并联运行，Ic=10800A，完全可保证2000A的正常运行，解决了目前大电流IGBT模块产量小，价格昂贵的问题。
进一步地，所述压敏电阻R1、R3、R5的参数为820V/20kA，所述无感电容器C1、C2、C3的参数为10μF/1200V，所述快速恢复二极管D1、D2、D3的参数为500A/1200V。
进一步地，如图2所示，所述宽频带中频变压器为晶闸管有载调压可变电感换流变压器，通过控制晶闸管的导通来调节二次侧的输出电压。
进一步地，如图3所示，所述可变电容器包括多个并联连接的电容器，每个所述电容器均串联一个双向晶闸管来控制其通断，以调节所述可变电容器的容量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种等离子微弧氧化中频电源，其特征在于，包括3线圈12脉波整流变压器，3相12脉波可控整流器，滤波电路，单相逆变电路，宽频带中频变压器和可变电容器，所述3线圈12脉波整流变压器的一次侧与380V交流电源连接，所述3线圈12脉波整流变压器的二次侧与所述3相12脉波可控整流器的输入端连接，所述3相12脉波可控整流器的输出端经所述滤波电路后与所述单相逆变电路的输入端连接，所述单相逆变电路的输出端与所述宽频带中频变压器的一次侧连接，所述宽频带中频变压器的二次侧经所述可变电容器后，与电解池内的阴极和阳极分别连接；
所述单相逆变电路包括4个IGBT单元，每个所述IGBT单元中均包括3个IGBT模块，每个所述IGBT单元中，3个IGBT模块的集电极均分别经过一个均流电抗器以及与均流电抗器并联的快速恢复二极管后连接在一起，3个IGBT模块的发射极直接连接在一起；每个所述IGBT模块中，集电极和发射极之间连接有压敏电阻，续流二极管和无感电容器串联后并联在所述压敏电阻两端，所述续流二极管两端并联连接有放电电阻。
2.根据权利要求1所述的一种等离子微弧氧化中频电源，其特征在于，所述IGBT模块为德国 infineon 公司的型号为FZ3600R17HP4-B2的IGBT模块。
3.根据权利要求2所述的一种等离子微弧氧化中频电源，其特征在于，所述压敏电阻的参数为820V/20kA，所述无感电容器的参数为10μF/1200V，所述快速恢复二极管的参数为500A/1200V。
4.根据权利要求1所述的一种等离子微弧氧化中频电源，其特征在于，所述宽频带中频变压器为晶闸管有载调压可变电感换流变压器，通过控制晶闸管的导通来调节二次侧的输出电压。
5.根据权利要求4所述的一种等离子微弧氧化中频电源，其特征在于，所述可变电容器包括多个并联连接的电容器，每个所述电容器均串联一个双向晶闸管来控制其通断，以调节所述可变电容器的容量。
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| CN201721302600.9U CN207251486U (zh) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | 一种等离子微弧氧化中频电源 |
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| CN109412426A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-01 | 长沙秋点兵信息科技有限公司 | 一种延时稳定型等离子中频电源 |
| CN109639159A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-16 | 辽宁恒顺新能源科技有限公司 | 高压整流系统 |
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