專利名稱：水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于新能源的開發(fā)與制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種水燃料裂解專用 電弧爐供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水燃料是一種新型清潔能源，如果能夠高效地制備出來，能夠廣泛地應(yīng)用于汽車 發(fā)動機的能源、焊切割氣體能源、發(fā)電氣體代替能源、家庭暖氣燃燒氣體能源、日用燃料能 源等，水燃料的開發(fā)和利用對于解決當今世界嚴重的環(huán)境污染問題和資源(特別是化石能 源)枯竭問題具有重要意義。但是，目前國內(nèi)還沒有真正能夠制備生產(chǎn)水燃料的公司，水燃料的開發(fā)和利用還 處在研發(fā)階段，國外雖然有公司初步做成了水燃料裂解專用電弧爐，用于生產(chǎn)水燃料，但是 卻存在產(chǎn)氣量不高、電極消耗大、耗電量高的問題，處于半停頓狀態(tài)，究其原因，主要是由于 水燃料裂解專用電弧爐的供電系統(tǒng)設(shè)計不合理、不完善。由于現(xiàn)有水燃料裂解專用電弧爐 采用三相晶閘管可控橋式全波整流電源供電，由于受電極單位表面積最大電流的限制，不 能在較大的電極間隙內(nèi)可靠工作，致使電源的效率極低，大部分能量消耗在電極的燒損上， 只有極少部分用于裂解，且不能很好地起到起弧、穩(wěn)弧的作用，不僅不能高效地制備出水燃 料來，還造成了嚴重的能源浪費問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水燃 料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，起弧響應(yīng)快、穩(wěn)弧性能好，產(chǎn)氣量高， 耗電量低。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種水燃料裂解專用電弧 爐供電系統(tǒng)，包括并聯(lián)在水燃料裂解專用電弧爐的正電極和水燃料裂解專用電弧爐的負電 極間的三相可控全波整流主電路，其特征在于還包括與三相可控全波整流主電路相接的 控制回路系統(tǒng)，所述控制回路系統(tǒng)檢測三相可控全波整流主電路輸出的電流信號且經(jīng)處理 后輸出控制信號給接在控制回路系統(tǒng)輸出端的維弧工作電源和高頻引弧電源；所述維弧工 作電源并聯(lián)在三相可控全波整流主電路的輸出端，所述維弧工作電源的輸出端并聯(lián)有高頻 旁路電容器Cl，所述高頻引弧電源與提供高頻通路的電容器C2串聯(lián)后并聯(lián)在維弧工作電 源的輸出端，所述電容器C2與水燃料裂解專用電弧爐的正電極相接，所述高頻旁路電容器 Cl和所述電容器C2間接有高頻扼流電抗器L。所述三相可控全波整流主電路包括整流主電路可控整流輸出電路以及接在整流 主電路可控整流輸出電路輸出端的整流主電路電壓采樣放大電路和整流主電路電流采樣 放大電路，還包括輸入端分別與控制回路系統(tǒng)、整流主電路電壓采樣放大電路和整流主電 路電流采樣放大電路相接的整流主電路信號采集處理電路；所述整流主電路信號采集處理 電路接收控制回路系統(tǒng)輸出的控制信號，接收整流主電路電壓采樣放大電路所采樣并處理后的電壓信號和整流主電路電流采樣放大電路所采樣并處理后的電流信號并將接收的這 三種信號進行處理后輸出給接在整流主電路信號采集處理電路輸出端的整流主電路可控 整流輸出電路，控制整流主電路可控整流輸出電路輸出直流電壓信號。所述三相可控全波整流主電路輸出的直流電壓可調(diào)范圍為30V-120V。所述維弧工作電源包括維弧電源過程控制輸入電路、維弧電源可控整流輸出電路 和接在維弧電源可控整流輸出電路輸出端的維弧脈沖分配電路；所述維弧電源過程控制輸 入電路的輸入端接控制回路系統(tǒng)，接收控制回路系統(tǒng)輸出的控制信號并輸出給接在維弧電 源過程控制輸入電路輸出端的維弧電源可控整流輸出電路和維弧脈沖分配電路；所述維弧 脈沖分配電路的輸出端接維弧電源電壓采樣放大電路和維弧電源電流采樣放大電路；所述 維弧電源電壓采樣放大電路和維弧電源電流采樣放大電路的輸出端均接三相可控全波整 流主電路的輸出端；所述維弧脈沖分配電路接收維弧電源過程控制輸入電路輸出的控制信 號、接收維弧電源可控整流輸出電路輸出的整流信號、接收維弧電源電壓采樣放大電路所 采樣并處理后的電壓信號和維弧電源電流采樣放大電路所采樣并處理后的電流信號并將 接收的這四種信號進行處理后輸出脈沖直流電壓信號并聯(lián)到整流主電路1輸出的直流電 壓信號上。所述維弧工作電源輸出的維護脈沖直流電壓可調(diào)范圍為150V-300V。所述高頻引弧電源由升壓電源變壓器、與升壓電源變壓器相接的高頻火花振蕩器 和與高頻火花振蕩器相接的高頻輸出變壓器構(gòu)成，所述升壓電源變壓器與控制回路系統(tǒng)相 接，所述高頻輸出變壓器的兩個輸出端分別與水燃料裂解專用電弧爐的負電極和電容器C2 相接。所述升壓電源變壓器為將220V交流電壓升高到2500V交流電壓的變壓器。所述高頻輸出變壓器的工作頻率為3KHZ，額定輸出電壓為10000V。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理。本實用新型針對現(xiàn)有水燃料裂解專用電弧爐產(chǎn)氣量不高、 電極消耗大、耗電量高的問題提出，對現(xiàn)有水燃料裂解專用電弧爐的供電系統(tǒng)進行改進，在 整流主電路和電極之間又加入了維弧工作電源和高頻引弧電源，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理。2、起弧響應(yīng)快。本實用新型中高頻引弧電源的引入使原來的接觸引弧改變?yōu)楝F(xiàn)在 的非接觸引弧，起弧響應(yīng)快，且使電源免受較大電流的沖擊，同時采用高頻高壓引弧還可有 效提高電弧電流引燃的可靠性。3、穩(wěn)弧性能好。本實用新型在采用三相晶閘管可控橋式全波整流電源的同時，再 增加由間隔輸出的次高壓電源用于電弧連續(xù)工作條件的維持電弧電源，具有很好的穩(wěn)弧性 能，且由于其工作在脈沖狀態(tài)，脈沖寬度較窄，不會造成電極的燒損，使電源的有效利用率 得以提高。4、產(chǎn)氣量高，耗電量低，使用效果好。本實用新型有效地提高了水燃料裂解專用電 弧爐電源的使用效率，大部分能量都能用于裂解水產(chǎn)生水燃料，能夠高效地制備出水燃料 來，是推進節(jié)能降耗的有效措施，使用效果好，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


[OO19] 圖l為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0020] 圖2為本實用新型三相可控全波整流主電路的結(jié)構(gòu)框圖。[0021] 圖3為本實用新型維弧工作電源的結(jié)構(gòu)框圖。[0022] 圖4為本實用新型高頻引弧電源的結(jié)構(gòu)框圖。[0023] 附圖標記說明[0024] 卜水燃料裂解專用電2一水燃料裂解專用電3一三相可控全波整流[0025] 弧爐的正電極；弧爐的負電極；主電路；[0026] 3一卜整流主電路可控3—2一整流主電路電壓3—3一整流主電路電流[0027] 整流輸出電路；采樣放大電路；采樣放大電路；[0028] 3—4一整流主電路信號4一控制回路系統(tǒng)；5一維弧工作電源；[0029] 采集處理電路；[0030] 5一卜維弧電源過程控5—2一維弧電源可控整5—3一維弧脈沖分配電[0031] 制輸入電路；流輸出電路；路；[0032] 5—4一維弧電源電壓采5—5一維弧電源電流采6一高頻引弧電源；[0033] 樣放大電路；樣放大電路；[0034] 6一卜升壓電源變壓器； 6—2一高頻火花振蕩器； 6—3一高頻輸出變壓器。
具體實施方式
[0035] 如圖l所示，本實用新型包括并聯(lián)在水燃料裂解專用電弧爐的正電極l和水燃料裂解專用電弧爐的負電極2間的三相可控全波整流主電路3，還包括與三相可控全波整流主電路3相接的控制回路系統(tǒng)4，所述控制回路系統(tǒng)4檢測三相可控全波整流主電路3輸出的電流信號且經(jīng)處理后輸出控制信號給接在控制回路系統(tǒng)4輸出端的維弧工作電源5和高頻引弧電源6；所述維弧工作電源5并聯(lián)在三相可控全波整流主電路3的輸出端，所述維弧工作電源5的輸出端并聯(lián)有高頻旁路電容器Cl，所述高頻引弧電源6與提供高頻通路的電容器C2串聯(lián)后并聯(lián)在維弧工作電源5的輸出端，所述電容器C2與水燃料裂解專用電弧爐的正電極l相接，所述高頻旁路電容器Cl和所述電容器C2間接有高頻扼流電抗器L。[0036] 結(jié)合圖2，本實施例中，所述三相可控全波整流主電路3包括整流主電路可控整流輸出電路3一l以及接在整流主電路可控整流輸出電路3一l輸出端的整流主電路電壓采樣放大電路3—2和整流主電路電流采樣放大電路3—3，還包括輸入端分別與控制回路系統(tǒng)41整流主電路電壓采樣放大電路3—2和整流主電路電流采樣放大電路3—3相接的整流主電路信號采集處理電路3—4；所述整流主電路信號采集處理電路3—4接收控制回路系統(tǒng)4輸出的控制信號，接收整流主電路電壓采樣放大電路3—2所采樣并處理后的電壓信號和整流主電路電流采樣放大電路3—3所采樣并處理后的電流信號并將接收的這三種信號進行處理后輸出給接在整流主電路信號采集處理電路3—4輸出端的整流主電路可控整流輸出電路3一l，控制整流主電路可控整流輸出電路3一l輸出直流電壓信號。所述三相可控全波整流主電路3輸出的直流電壓可調(diào)范圍為30V—120V。[0037] 結(jié)合圖3，本實施例中，所述維弧工作電源5包括維弧電源過程控制輸入電路5一l1維弧電源可控整流輸出電路5—2和接在維弧電源可控整流輸出電路5—2輸出端的維弧脈沖分配電路5-3 ；所述維弧電源過程控制輸入電路5-1的輸入端接控制回路系統(tǒng)4，接收控制 回路系統(tǒng)4輸出的控制信號并輸出給接在維弧電源過程控制輸入電路5-1輸出端的維弧電 源可控整流輸出電路5-2和維弧脈沖分配電路5-3 ；所述維弧脈沖分配電路5-3的輸出端 接維弧電源電壓采樣放大電路5-4和維弧電源電流采樣放大電路5-5 ；所述維弧電源電壓 采樣放大電路5-4和維弧電源電流采樣放大電路5-5的輸出端均接三相可控全波整流主 電路3的輸出端；所述維弧脈沖分配電路5-3接收維弧電源過程控制輸入電路5-1輸出的 控制信號、接收維弧電源可控整流輸出電路5-2輸出的整流信號、接收維弧電源電壓采樣 放大電路5-4所采樣并處理后的電壓信號和維弧電源電流采樣放大電路5-5所采樣并處理 后的電流信號并將接收的這四種信號進行處理后輸出脈沖直流電壓信號并聯(lián)到整流主電 路1輸出的直流電壓信號上。所述維弧工作電源5輸出的維護脈沖直流電壓可調(diào)范圍為 150V-300V。結(jié)合圖4，本實施例中，所述高頻引弧電源6由升壓電源變壓器6-1、與升壓電源變 壓器6-1相接的高頻火花振蕩器6-2和與高頻火花振蕩器6-2相接的高頻輸出變壓器6-3 構(gòu)成，所述升壓電源變壓器6-1與控制回路系統(tǒng)4相接，所述高頻輸出變壓器6-3的兩個輸 出端分別與水燃料裂解專用電弧爐的負電極2和電容器C2相接。所述升壓電源變壓器6-1 為將220V交流電壓升高到2500V交流電壓的變壓器。所述高頻輸出變壓器6-3的工作頻 率為3KHZ，額定輸出電壓為10000V。本實用新型的工作過程是系統(tǒng)啟動后，在三相可控全波整流主電路3剛接通時， 由于電弧還沒有建立，控制回路系統(tǒng)4檢測到水燃料裂解專用電弧爐的工作電流很小，便 立即發(fā)出起弧控制信號給高頻引弧電源6，高頻引弧電源6開始工作，達到了起弧的目的； 起弧后，整流主電路信號采集處理電路3-4接收控制回路系統(tǒng)4輸出的控制信號，接收整流 主電路電壓采樣放大電路3-2所采樣并處理后的電壓信號和整流主電路電流采樣放大電 路3-3所采樣并處理后的電流信號并將接收的這三種信號進行處理后輸出給接在整流主 電路信號采集處理電路3-4輸出端的整流主電路可控整流輸出電路3-1，控制整流主電路 可控整流輸出電路3-1輸出直流電壓信號，三相可控全波整流主電路3開始為水燃料裂解 專用電弧爐供電；控制回路系統(tǒng)4檢測三相可控全波整流主電路3輸出的電流，即電弧爐 工作電流的連續(xù)性，當檢測到電弧爐的工作電流有下降趨勢時，立即輸出控制信號給維弧 電源過程控制輸入電路5-1，維弧電源可控整流輸出電路5-2接收維弧電源過程控制輸入 電路5-1接收到并輸出的控制信號，開始輸出整流信號，維弧脈沖分配電路5-3接收維弧電 源過程控制輸入電路5-1接收到并輸出的控制信號、維弧電源可控整流輸出電路5-2輸出 的整流信號，接收維弧電源電壓采樣放大電路5-4采集并經(jīng)過處理后的水燃料裂解專用電 弧爐的工作電流信號，且接收維弧電源電流采樣放大電路5-5采集并經(jīng)過處理后的水燃料 裂解專用電弧爐的工作電壓信號，將接收的這四種信號進行分析處理后輸出脈沖直流電壓 信號并并聯(lián)到整流主電路1輸出的直流電壓信號上，使得電弧爐的工作電流繼續(xù)保持連續(xù) 性，達到了穩(wěn)弧的目的，且供電系統(tǒng)提供的大部分能量都能用于裂解水產(chǎn)生水燃料，能夠高 效地制備出水燃料來。該供電系統(tǒng)中，電容器C2的作用是給高頻引弧電源6提供高頻通路，使三相可控 全波整流主電路3和維弧工作電源5中的整流元件不被高頻引弧電壓擊穿，高頻旁路電容 器Cl和高頻扼流電抗器L的作用是將高頻與直流并聯(lián)供電相互隔離，使其互不產(chǎn)生影響。[0041] 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，其特征在于包括并聯(lián)在水燃料裂解專用電弧爐的正電極(1)和水燃料裂解專用電弧爐的負電極(2)間的三相可控全波整流主電路(3)以及與三相可控全波整流主電路(3)相接的控制回路系統(tǒng)(4)，所述控制回路系統(tǒng)(4)檢測三相可控全波整流主電路(3)輸出的電流信號且經(jīng)處理后輸出控制信號給接在控制回路系統(tǒng)(4)輸出端的維弧工作電源(5)和高頻引弧電源(6)；所述維弧工作電源(5)并聯(lián)在三相可控全波整流主電路(3)的輸出端，所述維弧工作電源(5)的輸出端并聯(lián)有高頻旁路電容器C1，所述高頻引弧電源(6)與提供高頻通路的電容器C2串聯(lián)后并聯(lián)在維弧工作電源(5)的輸出端，所述電容器C2與水燃料裂解專用電弧爐的正電極(1)相接，所述高頻旁路電容器C1和所述電容器C2間接有高頻扼流電抗器L。
2.按照權(quán)利要求1所述的水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，其特征在于所述三相可 控全波整流主電路(3)包括整流主電路可控整流輸出電路(3-1)以及接在整流主電路可控 整流輸出電路(3-1)輸出端的整流主電路電壓采樣放大電路(3-2)和整流主電路電流采 樣放大電路(3-3)，還包括輸入端分別與控制回路系統(tǒng)(4)、整流主電路電壓采樣放大電路 (3-2)和整流主電路電流采樣放大電路(3-3)相接的整流主電路信號采集處理電路(3-4)； 所述整流主電路信號采集處理電路(3-4)接收控制回路系統(tǒng)(4)輸出的控制信號，接收整 流主電路電壓采樣放大電路(3-2)所采樣并處理后的電壓信號和整流主電路電流采樣放 大電路(3-3)所采樣并處理后的電流信號并將接收的這三種信號進行處理后輸出給接在 整流主電路信號采集處理電路(3-4)輸出端的整流主電路可控整流輸出電路(3-1)，控制 整流主電路可控整流輸出電路(3-1)輸出直流電壓信號。
3.按照權(quán)利要求2所述的水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，其特征在于所述三相可 控全波整流主電路(3)輸出的直流電壓可調(diào)范圍為30V-120V。
4.按照權(quán)利要求1所述的水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，其特征在于所述維弧工 作電源(5)包括維弧電源過程控制輸入電路(5-1)、維弧電源可控整流輸出電路(5-2)和接 在維弧電源可控整流輸出電路(5-2)輸出端的維弧脈沖分配電路(5-3)；所述維弧電源過 程控制輸入電路(5-1)的輸入端接控制回路系統(tǒng)(4)，接收控制回路系統(tǒng)(4)輸出的控制信 號并輸出給接在維弧電源過程控制輸入電路(5-1)輸出端的維弧電源可控整流輸出電路 (5-2)和維弧脈沖分配電路(5-3)；所述維弧脈沖分配電路(5-3)的輸出端接維弧電源電壓 采樣放大電路(5-4)和維弧電源電流采樣放大電路(5-5)；所述維弧電源電壓采樣放大電 路(5-4)和維弧電源電流采樣放大電路(5-5)的輸出端均接三相可控全波整流主電路(3) 的輸出端；所述維弧脈沖分配電路(5-3)接收維弧電源過程控制輸入電路(5-1)輸出的控 制信號、接收維弧電源可控整流輸出電路(5-2)輸出的整流信號、接收維弧電源電壓采樣 放大電路(5-4)所采樣并處理后的電壓信號和維弧電源電流采樣放大電路(5-5)所采樣并 處理后的電流信號并將接收的這四種信號進行處理后輸出脈沖直流電壓信號并聯(lián)到整流 主電路1輸出的直流電壓信號上。
5.按照權(quán)利要求4所述的水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，其特征在于所述維弧工 作電源(5)輸出的維護脈沖直流電壓可調(diào)范圍為150V-300V。
6.按照權(quán)利要求1所述的水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，其特征在于所述高頻 引弧電源(6)由升壓電源變壓器(6-1)、與升壓電源變壓器(6-1)相接的高頻火花振蕩器 (6-2)和與高頻火花振蕩器(6-2)相接的高頻輸出變壓器(6-3)構(gòu)成，所述升壓電源變壓2器(6-1)與控制回路系統(tǒng)⑷相接，所述高頻輸出變壓器(6-3)的兩個輸出端分別與水燃 料裂解專用電弧爐的負電極(2)和電容器C2相接。
7.按照權(quán)利要求6所述的水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，其特征在于所述升壓電 源變壓器(6-1)為將220V交流電壓升高到2500V交流電壓的變壓器。
8.按照權(quán)利要求6所述的水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，其特征在于所述高頻輸 出變壓器(6-3)的工作頻率為3KHZ，額定輸出電壓為10000V。
專利摘要本實用新型公開了一種水燃料裂解專用電弧爐供電系統(tǒng)，包括并聯(lián)在水燃料裂解專用電弧爐正電極和負電極間的三相可控全波整流主電路和與三相可控全波整流主電路相接的控制回路系統(tǒng)，控制回路系統(tǒng)檢測系統(tǒng)工作電流且輸出控制信號給接在其輸出端的維弧工作電源和高頻引弧電源；維弧工作電源并聯(lián)在三相可控全波整流主電路的輸出端，維弧工作電源的輸出端并聯(lián)高頻旁路電容器，高頻引弧電源與提供高頻通路的電容器串聯(lián)后并聯(lián)在維弧工作電源的輸出端，電容器與水燃料裂解專用電弧爐的正電極相接，高頻旁路電容器和所述電容器間接有高頻扼流電抗器。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，起弧響應(yīng)快、穩(wěn)弧性能好，產(chǎn)氣量高，耗電量低，便于推廣使用。
文檔編號H05B7/148GK201726555SQ20102028821
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者楊文范, 王航 申請人:陜西昕宇電力電子技術(shù)有限公司