RU2523066C1 - Plasmatron power supply source - Google Patents
Plasmatron power supply source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523066C1 RU2523066C1 RU2012157746/07A RU2012157746A RU2523066C1 RU 2523066 C1 RU2523066 C1 RU 2523066C1 RU 2012157746/07 A RU2012157746/07 A RU 2012157746/07A RU 2012157746 A RU2012157746 A RU 2012157746A RU 2523066 C1 RU2523066 C1 RU 2523066C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rectifier
- input
- switch
- regulator
- thyristor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразованию электрической энергии в тепловую с помощью плазмотрона, и может быть использовано, в частности, в установках газификации отходов.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the conversion of electrical energy into thermal energy using a plasma torch, and can be used, in particular, in waste gasification plants.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известны источники электропитания для плазмотронов. Так, для электропитания сварочных установок на основе воздушно-плазменной технологии используется источник питания (Патент US 5237153, 17.08.1993), содержащий входной трехфазный трансформатор, трехфазный выпрямитель с LC-фильтром и выходные регуляторы тока на основе импульсных преобразователей понижающего типа, причем ко входу регуляторы тока включены параллельно.Known power sources for plasmatrons. So, for power supply of welding installations based on air-plasma technology, a power source is used (Patent US 5237153, 08/17/1993), containing an input three-phase transformer, a three-phase rectifier with an LC filter and output current regulators based on step-down converters, and to the input current regulators are connected in parallel.
Для электропитания воздушно-плазменной сварочной установки используется источник питания (Патент US 5991169, 23.11.1999), содержащий входной однофазный выпрямитель, промежуточный инвертор напряжения, импульсный трансформатор с выходным выпрямителем и выходной регулятор тока на основе импульсного преобразователя понижающего типа.A power source (US Pat. No. 5,991,169, 11/23/1999) is used to power an air-plasma welding machine. It contains an input single-phase rectifier, an intermediate voltage inverter, a pulse transformer with an output rectifier, and an output current regulator based on a step-down converter.
Для электропитания воздушно-плазменной установки используется также источник питания (Патент US 6600134, 29.07.2003), содержащий входной трехфазный трансформатор, трехфазный выпрямитель и выходной регулятор тока. Основным недостатком известных технических решений является то, что при больших рабочих диапазонах выходных токов источника для того, чтобы обеспечить максимальную выходную мощность устройства, в них приходится использовать электрические узлы (трансформатор, выпрямители) с повышенной установленной мощностью.For power supply of the air-plasma installation, a power source is also used (Patent US 6600134, 07.29.2003), containing an input three-phase transformer, a three-phase rectifier and an output current regulator. The main disadvantage of the known technical solutions is that with large operating ranges of the output currents of the source, in order to ensure maximum output power of the device, they have to use electrical components (transformer, rectifiers) with increased installed power.
Наиболее близким техническим решением является источник электропитания плазмотрона (Патент UA 84654, Бюл. №21. 2008). Данное устройство (фиг.1) содержит трехфазный выпрямитель 1, подключенный к сети трехфазного переменного напряжения, регулятор тока (РТ) 2, своим входом подключенный к выходу выпрямителя, а выходом подключенный к плазмотрону, систему управления (СУ) 3, подключенную к регулятору тока для управления регулятором, конденсатор фильтра 4, подключенный к выходу выпрямителя.The closest technical solution is the power source of the plasma torch (Patent UA 84654, Bull. No. 21. 2008). This device (Fig. 1) contains a three-
В данном устройстве для обеспечения заданного диапазона выходной мощности используются преобразовательные узлы с избыточной установленной мощностью и, как следствие, с высокой материалоемкостью, что существенно удорожает источник электропитания плазмотрона.In this device, to ensure a given range of output power, converter units with excess installed power and, as a result, with high material consumption are used, which significantly increases the cost of the plasma torch power supply.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является уменьшение установленной мощности узлов источника питания плазмотрона.The task to which the claimed invention is directed is to reduce the installed power of the plasma torch power supply units.
При решении поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в уменьшении материалоемкости источника питания плазмотрона.When solving this problem, a technical result is achieved, consisting in reducing the material consumption of the plasma torch power source.
Указанный технический результат достигается за счет того, что источник электропитания плазмотрона включает трехфазный мостовой выпрямитель на основе управляемых тиристоров, каждый из входов которого подключен к соответствующим фазным обмоткам внешнего силового трансформатора A, B, C, конденсатор фильтра, регулятор тока, систему управления, при этом выходные клеммы выпрямителя подключены к конденсатору фильтра и входу регулятора, выходные клеммы регулятора подключены ко входу плазмотрона, система управления подключена к исполнительным узлам регулятора, при этом источник электропитания плазмотрона дополнительно включает второй трехфазный мостовой выпрямитель на основе управляемых тиристоров и регулирующий коммутатор, состоящий из шести тиристоров, причем входные клеммы первого выпрямителя A1, B1, C1 подключены к группе фазных обмоток внешнего трансформатора, соединенных в треугольник, входные клеммы второго выпрямителя A2, B2, C2 подключены к группе фазных обмоток внешнего трансформатора, соединенных в звезду, положительная выходная клемма первого выпрямителя соединена с положительной выходной клеммой второго выпрямителя, положительной клеммой конденсатора фильтра и положительным входом регулятора, отрицательная выходная клемма первого выпрямителя соединена с отрицательной выходной клеммой второго выпрямителя, отрицательной клеммой конденсатора фильтра и отрицательным входом регулятора, катод первого тиристора коммутатора подключен ко входу A1 первого выпрямителя, катод второго тиристора коммутатора подключен ко входу B1 первого выпрямителя, катод третьего тиристора коммутатора подключен ко входу C1 первого выпрямителя, анод четвертого тиристора коммутатора подключен ко входу A2 второго выпрямителя, анод пятого тиристора коммутатора подключен ко входу B2 второго выпрямителя, анод шестого тиристора коммутатора подключен ко входу C2 второго выпрямителя, аноды первого, второго, третьего тиристоров коммутатора объединены с катодами четвертого, пятого, шестого тиристоров коммутатора в одну точку.The specified technical result is achieved due to the fact that the power source of the plasma torch includes a three-phase bridge rectifier based on controlled thyristors, each of the inputs of which is connected to the corresponding phase windings of the external power transformer A, B, C, filter capacitor, current regulator, control system, while the rectifier output terminals are connected to the filter capacitor and the regulator input, the regulator output terminals are connected to the plasma torch input, the control system is connected to the executive m controller nodes, while the plasma torch power supply additionally includes a second three-phase bridge rectifier based on controlled thyristors and a control switch consisting of six thyristors, the input terminals of the first rectifier A1, B1, C1 connected to a group of phase windings of an external transformer connected in a triangle, the input terminals of the second rectifier A2, B2, C2 are connected to the group of phase windings of the external transformer connected to the star, the positive output terminal of the first rectifier is connected and with the positive output terminal of the second rectifier, the positive terminal of the filter capacitor and the positive input of the regulator, the negative output terminal of the first rectifier is connected to the negative output terminal of the second rectifier, the negative terminal of the filter capacitor and negative input of the regulator, the cathode of the first thyristor of the switch is connected to the input A1 of the first rectifier, the cathode of the second thyristor of the switch is connected to the input B1 of the first rectifier, the cathode of the third thyristor of the switch is connected to ode C1 of the first rectifier, the anode of the fourth thyristor of the switch is connected to input A2 of the second rectifier, the anode of the fifth thyristor of the switch is connected to input B2 of the second rectifier, the anode of the sixth thyristor of the switch is connected to input C2 of the second rectifier, the anodes of the first, second, third thyristors of the switch are combined with the cathodes of the fourth , fifth, sixth thyristors of the switch in one point.
Технический результат достигается за счет введения коммутируемых выпрямителей, которые позволяют по сигналам управления подключать выпрямители последовательно или параллельно, и регулирующего коммутатора, реализующего данные подключения. При последовательном соединении выпрямителей напряжение на входе регулятора удваивается, что соответствует режиму работы источника питания при малых выходных токах на нагрузочной вольтамперной характеристике устройства. При параллельном соединении выпрямителей удваивается ток, который может отобрать регулятор из входной сети при меньшем напряжении на его входе. В результате такого решения удается практически вдвое снизить установленную мощность трансформатора. За счет уменьшения мощности трансформатора стоимость и материалоемкость источника питания уменьшаются, относительно варианта без коммутации выпрямителей.The technical result is achieved due to the introduction of switched rectifiers, which allow the rectifiers to be connected in series or in parallel using control signals, and a control switch that implements the connection data. When the rectifiers are connected in series, the voltage at the input of the regulator doubles, which corresponds to the operation mode of the power source at low output currents on the load current-voltage characteristic of the device. When the rectifiers are connected in parallel, the current doubles, which the regulator can take from the input network with a lower voltage at its input. As a result of this solution, it is possible to almost halve the installed capacity of the transformer. By reducing the power of the transformer, the cost and material consumption of the power source are reduced, relative to the option without switching rectifiers.
Наличие в источнике электропитания плазмотрона второго трехфазного мостового выпрямителя и регулирующего коммутатора позволяет по команде системы управления формировать цепи выпрямления напряжения таким образом, что при одном состоянии коммутатора формируется последовательное по выходу соединение выпрямителей, при другом состоянии коммутатора формируется параллельное по выходу соединение выпрямителей. Это позволяет на участке малых токов, потребляемых регулятором (равных порядка половины от максимального), формировать на его входе повышенное (удвоенное) напряжение за счет последовательного соединения выпрямителей, а на участке максимальных токов, потребляемых регулятором, допускать пониженное напряжение (на уровне напряжения на одном выпрямителе) за счет параллельного соединения выпрямителей, что обуславливает возможность снижения установленной мощности внешнего силового трансформатора и элементов выпрямителей в два раза и возможность снижения материалоемкости внешнего силового трансформатора и элементов выпрямителей.The presence of a second three-phase bridge rectifier and a regulating switch in the plasma torch power supply allows, upon command of the control system, the formation of voltage rectification circuits in such a way that, in one switch state, a rectifier output connection is formed, with a different switch state, a rectifier parallel output is formed. This makes it possible to form an increased (doubled) voltage at the input of small currents consumed by the regulator (equal to about half of the maximum) due to the series connection of rectifiers, and to allow reduced voltage (at the voltage level at one rectifier) due to the parallel connection of the rectifiers, which makes it possible to reduce the installed power of the external power transformer and rectifier elements by half and possibly the ability to reduce the material consumption of an external power transformer and rectifier elements.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг.1 изображена структурная схема источника электропитания плазмотрона по патенту UA 846546 выбранного в качестве наиболее близкого аналога;figure 1 shows the structural diagram of the power source of the plasma torch according to patent UA 846546 selected as the closest analogue;
на фиг.2 изображена структурная схема заявленного технического решения.figure 2 shows a structural diagram of the claimed technical solution.
Вариант осуществления изобретенияAn embodiment of the invention
Предлагаемое устройство (фиг.2) включает два управляемых выпрямителя (1), (2), выходы которых объединены параллельно, а входы подключены к внешнему силовому трансформатору: входы (A1), (B1), (C1) подключены к группе обмоток трансформатора, соединенных в треугольник, входы (A2), (B2), (C2) подключены к группе обмоток трансформатора, соединенных в звезду. Устройство содержит регулирующий коммутатор (3), подключенный между входами выпрямителей. К выходу выпрямителей подключен конденсатор фильтра (4) и регулятор тока (5). Устройство также содержит систему управления (6), подключенную каналами управления к регулятору тока, выпрямителям и коммутатору. Управляемые выпрямители и регулирующий коммутатор содержат управляемые тиристоры (7), (8), (9-24).The proposed device (figure 2) includes two controlled rectifiers (1), (2), the outputs of which are connected in parallel, and the inputs are connected to an external power transformer: inputs (A1), (B1), (C1) are connected to the transformer windings group, connected in a triangle, inputs (A2), (B2), (C2) are connected to a group of transformer windings connected to a star. The device contains a control switch (3) connected between the inputs of the rectifiers. A filter capacitor (4) and a current regulator (5) are connected to the output of the rectifiers. The device also contains a control system (6), connected by control channels to the current regulator, rectifiers and switch. The controlled rectifiers and the regulating switch contain controlled thyristors (7), (8), (9-24).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В режиме малых токов, потребляемых регулятором тока (5), система управления (6) формирует сигналы управления, которые поддерживают в открытом состоянии тиристоры (13), (14), (15) в выпрямителе (1), все тиристоры (7), (8), (9-12) регулирующего коммутатора (3) и тиристоры (22), (23), (24) выпрямителя (2). Тиристоры (16), (17), (18) и (19), (20), (21) находятся в постоянно запертом состоянии. Таким образом формируется контур выпрямления с двумя выпрямителями, соединенными по выходу последовательно. Это выпрямитель на основе тиристоров (13), (14), (15) и (7), (8), (9), а также выпрямитель на основе тиристоров (10), (11), (12) и (22), (23), (24). Выходное напряжение, равное по величине удвоенному напряжению на каждом выпрямителе, подается на регулятор тока (5). С выхода регулятора тока напряжение подается на плазмотрон.In the mode of low currents consumed by the current regulator (5), the control system (6) generates control signals that keep the thyristors (13), (14), (15) in the rectifier (1) open, all thyristors (7), (8), (9-12) of the regulating switch (3) and thyristors (22), (23), (24) of the rectifier (2). Thyristors (16), (17), (18) and (19), (20), (21) are in a permanently locked state. Thus, a rectification circuit is formed with two rectifiers connected in series to the output. This is a rectifier based on thyristors (13), (14), (15) and (7), (8), (9), as well as a rectifier based on thyristors (10), (11), (12) and (22) , (23), (24). The output voltage, equal to twice the voltage at each rectifier, is supplied to the current regulator (5). From the output of the current regulator, voltage is supplied to the plasma torch.
В режиме максимальных токов, потребляемых регулятором тока (5), система управления (6) формирует сигналы управления, которые поддерживают в открытом состоянии все тиристоры (13), (14), (15), (16), (17), (18) в выпрямителе (1), все тиристоры (19), (20), (21), (22), (23), (24) в выпрямителе (2). Все тиристоры (7), (8), (9), (10), (11), (12) регулирующего коммутатора (3) находятся в постоянно запертом состоянии. Выходное напряжение, равное по величине напряжению на выпрямителе (1) и (2), подается на регулятор тока (5). С выхода регулятора тока напряжение подается на плазмотрон.In the mode of maximum currents consumed by the current regulator (5), the control system (6) generates control signals that keep all thyristors (13), (14), (15), (16), (17), (18) open ) in the rectifier (1), all thyristors (19), (20), (21), (22), (23), (24) in the rectifier (2). All thyristors (7), (8), (9), (10), (11), (12) of the control switch (3) are in a permanently locked state. The output voltage equal to the voltage across the rectifier (1) and (2) is supplied to the current regulator (5). From the output of the current regulator, voltage is supplied to the plasma torch.
Таким образом, в данной схеме, в отличие от прототипа, регулирующий коммутатор позволяет по сигналам управления подключать выпрямители последовательно или параллельно по выходу. При последовательном соединении выпрямителей на этапе малых токов потребления напряжение питания регулятора тока удваивается, а при параллельном соединении выпрямителей удваивается ток, который поступает на вход регулятора тока при вдвое меньшем напряжении питания. Это позволяет вдвое снизить установленную мощность трансформатора и элементов выпрямителей, а также позволяет снизить материалоемкость трансформатора и элементов выпрямителей. За счет такого эффекта стоимость и материалоемкость источника питания плазмотрона уменьшаются.Thus, in this circuit, unlike the prototype, the regulating switch allows the rectifiers to be connected in series or parallel to the output using control signals. When the rectifiers are connected in series at the stage of low consumption currents, the power supply voltage of the current regulator doubles, and when the rectifiers are connected in parallel, the current that is fed to the current regulator input with half the supply voltage is doubled. This allows you to halve the installed power of the transformer and rectifier elements, and also reduces the material consumption of the transformer and rectifier elements. Due to this effect, the cost and material consumption of the plasma torch power source are reduced.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012157746/07A RU2523066C1 (en) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | Plasmatron power supply source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012157746/07A RU2523066C1 (en) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | Plasmatron power supply source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012157746A RU2012157746A (en) | 2014-07-10 |
RU2523066C1 true RU2523066C1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51215573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012157746/07A RU2523066C1 (en) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | Plasmatron power supply source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523066C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1066049A1 (en) * | 1982-05-21 | 1984-01-07 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Device for control of electric conditions of plasma generator |
US5991169A (en) * | 1998-03-16 | 1999-11-23 | Lincoln Global, Inc. | Arc welding power supply |
US6600134B2 (en) * | 2000-05-22 | 2003-07-29 | Lincoln Global, Inc. | Power supply for electric arc welding |
UA84654C2 (en) * | 2007-08-01 | 2008-11-10 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Method for automatic regulation of plasmatron operating conditions and an installation for its realization |
-
2012
- 2012-12-28 RU RU2012157746/07A patent/RU2523066C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1066049A1 (en) * | 1982-05-21 | 1984-01-07 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Device for control of electric conditions of plasma generator |
US5991169A (en) * | 1998-03-16 | 1999-11-23 | Lincoln Global, Inc. | Arc welding power supply |
US6600134B2 (en) * | 2000-05-22 | 2003-07-29 | Lincoln Global, Inc. | Power supply for electric arc welding |
UA84654C2 (en) * | 2007-08-01 | 2008-11-10 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Method for automatic regulation of plasmatron operating conditions and an installation for its realization |
RU2389055C2 (en) * | 2007-08-01 | 2010-05-10 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Method of automatic control of plasmatron operation mode and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012157746A (en) | 2014-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ferrera et al. | A converter for bipolar DC link based on SEPIC-Cuk combination | |
US9831778B2 (en) | Power-converting device and power conditioner using the same | |
US9041251B2 (en) | Boost converter with multiple inputs and inverter circuit | |
US9806618B2 (en) | Power converting device and power conditioner using the same | |
US8705254B2 (en) | Single-phase and three-phase dual buck-boost/buck power factor correction circuits and controlling method thereof | |
US10277067B2 (en) | Power supply control | |
US9197126B2 (en) | Power converting apparatus | |
RU2673250C1 (en) | Semiconductor rectifier | |
US10608554B2 (en) | Power supply having four quadrant converter and techniques for operation | |
US20230074022A1 (en) | Power converter topologies with power factor correction circuits controlled using adjustable deadtime | |
JP6140007B2 (en) | Power converter | |
JP2018198478A (en) | Power supply device | |
JP4872090B2 (en) | Voltage regulator | |
KR20100077526A (en) | Dc-dc convert for the photovoltaic system | |
KR101697855B1 (en) | H-bridge multi-level inverter | |
US20230071003A1 (en) | Power factor correction circuits controlled using adjustable deadtime | |
US20230076369A1 (en) | Unidirectional power converters with power factor correction circuits controlled using adjustable deadtime | |
RU2523066C1 (en) | Plasmatron power supply source | |
Sharma et al. | Solar photovoltaic supply system integrated with solid state transformer | |
RU2709186C1 (en) | Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link | |
CN212435577U (en) | Power converter apparatus with fault current turn-off capability | |
US9225236B2 (en) | Method for controlling an H-bridge inverter | |
RU176888U1 (en) | SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
Zhu et al. | Neutral-point voltage waveform control method for mitigating the low-frequency ripple current in E-capless full-bridge inverter | |
US20140117755A1 (en) | Power system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151229 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180601 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191229 |