一种用于真空自耗炉的高效率模块化IGBT熔炼电源的制作方法

本实用新型属于有色金属及高温合金冶炼技术领域，具体涉及一种用于真空自耗炉的高效率模块化IGBT熔炼电源。

背景技术：

熔炼电源是真空自耗炉的功率源，为系统提供熔炼金属所需要的能量，是真空自耗电弧炉中最重要的部分之一，其性能的好坏对自耗炉的稳定运行和产品质量有重要影响；目前国内的真空自耗炉熔炼电源多采用双反星形晶闸管整流拓扑结构，需要体积庞大的整流变压器，同时，由于采用相控方式，这种结构存在功率因数低、输出电流波动较大的缺点，在实际应用中往往需要配额外的套补偿柜，因此造成电源系统体积庞大，成本较高。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于真空自耗炉的高效率模块化IGBT熔炼电源，具有功率因数高、输出电流纹波小和体积小，成本低的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于真空自耗炉的高效率模块化IGBT熔炼电源，包括包括触摸屏、PLC控制柜、IGBT功率模块组和纯水冷却系统；触摸屏与PLC控制柜连接，PLC控制柜与IGBT功率模块组通过Modbus工业控制总线相连；PLC控制柜和冷却系统相连。

所述的IGBT功率模块组由多个结构相同的IGBT DC-DC功率变换子模块组成；每个DC-DC功率变换模块由相同的模块控制板进行控制；模块控制板有Modbus通信接口；每个DC-DC功率变换子模块设有6位拨码开关用于对子模块进行编址；各IGBT DC-DC功率变换子模块均采用电流反馈控制，并联输出，

所述的冷却系统，包括内水循环和外水循环，内水循环和外水循环通过换热器相连；各IGBT DC-DC功率变换子模块的水路分支均装设有流量开关。

本实用新型的有益效果是：在同等容量下，有效提高熔炼电源的功率因数，减小输出电流波动，减小装置体积，降低成本，便于扩容和维护。

附图说明

图1为实用新型的系统结构图。

图2为DC-DC功率变换子模块示意图。

图中：1-触摸屏；2-PLC控制柜；3-IGBT功率模块组；4-冷却系统。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，一种用于真空自耗炉的高效率模块化IGBT熔炼电源，包括触摸屏1、PLC控制柜2、IGBT功率模块组3和纯水冷却系统4；触摸屏1与PLC控制柜2连接，PLC控制柜2与IGBT功率模块组3通过Modbus工业控制总线相连；PLC控制柜2和冷却系统4相连。

所述的触摸屏用于控制电源系统的启停，设置输出电流，查看各功率单元的运行状态和参数；若电源运行过程中出现故障，触摸屏会显示相应的故障信息。

所述的PLC控制柜根据触摸屏下发的指令信号，控制功率模块组的分合闸，控制冷却系统的启停，接收和处理系统的开关量信号；所述的PLC控制柜通过Modbus工业控制总线与功率模块组中各子模块进行通信，用于查询子模块地址和分配负荷。

参见图2，所述的IGBT功率模块组3由多个结构相同的IGBT DC-DC功率变换子模块组成；每个DC-DC功率变换子模块由相同的控制板进行控制；控制板有Modbus通信接口；每个DC-DC功率变换子模块设有6位拨码开关用于对子模块进行编址；各子模块均采用电流反馈控制，在输出端并联构成大电流输出。

所述的冷却系统，包括内水循环和外水循环，内水和外水通过换热器进行热量交换；各IGBT DC-DC功率变换子模块的水路分支均装设有流量开关和温度传感器，电源运行过程中如果没有冷却水或水流量不足，流量开关动作，流量开关和温度传感器的输出通过信号线送入PLC控制柜。发送开关信号，PLC控制柜控制切除相应IGBT DC-DC功率变换子模块，并向触摸屏发送故障信息。

熔炼电源投入运行时，操作电源进线断路器合闸，触摸屏1、PLC控制柜2与IGBT DC-DC功率变换子模块控制板得电；通过触摸屏启动冷却系统，冷却水循环正常，通过触摸屏设置输出电流，PLC控制柜2根据触摸屏1设置的输出电流，通过Modbus总线向各IGBT DC-DC功率变换子模块分配负荷，之后依次控制相应IGBT DC-DC功率变换子模块的进线接触器吸合，电源系统开始输出电流。

运行过程中，根据设置电流大小的不同，PLC控制柜调整IGBT功率模块组中子模块的投入个数，避免功率变换模块工作在轻载状态，造成效率低下；如果功率变换模块出现故障，相应的IGBT DC-DC功率变换子模块将故障信号上传至PLC控制柜2，PLC控制柜控制切除故障模块，同时投入备用模块，不影响系统的运行；同时，PLC控制柜向触摸屏1发送相应的故障信号，触摸屏显示相应的报警信息。