基于高频变换的电解电源

本发明涉及电解电源，具体涉及一种基于高频变换的电解电源。

背景技术：

1、在电解、冶炼、电镀等工业领域需要电源在低压大电流模式下工作，因此低压大功率电源在这些工业场景有着十分重要的地位。为了输出大电流，目前的常规方法主要是采用整流变压器直接降压、晶闸管整流或饱和电抗器调压的方式，并联模块化电源实现大功率输出。

2、在需要低压大电流的工业场景中，现有的电解电源的主电路由前级可调变压器和后级12脉波晶闸管整流电路组成，如图1所示，t1、t2为两组整流桥串联，前级可调变压器的原边绕组采用δ形联结，二次侧绕组a2、b2、c2和a3、b3、c3分别采用δ形联结和y形联结，构成30°相位差的两组电压。该方案通过可变的原边绕组将电网输送的三相交流电压转换为副边侧的三相交流可调电压，再经后级晶闸管整流得到所需的直流电压。电解、冶炼、电镀等工业场景所需要的不同直流电压，可由原边绕组经过有载调压后整流得到。

3、经分析可知，纯阻性负载下电压电流在一个工频周期内均存在12次的脉动，虽然添加输出滤波电感可以减小输出电流波动，但是工频周期相对于电化学反应等的时间尺度还是很大，这种大电流波动会降低电解、冶炼、电镀等工艺的生产品质和生产效率。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于高频变换的电解电源，解决了现有的电解电源的输出电路波动频率相对于电化学反应等的时间尺度大的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、第一方面，本发明提供一种基于高频变换的电解电源，包括前级可调变压器、第一ac/dc变换器、第二ac/dc变换器和第三ac/dc变换器；

6、其中，前级可调变压器包括原边绕组和二次侧绕组，所述原边绕组采用δ形联结，所述二次侧绕组包括三个独立的第一侧绕组v1、第二侧绕组和第三侧绕组；第一侧绕组的第一端连接第一ac/dc变换器的第一端；第一侧绕组的第二端与第一ac/dc变换器的第三端连接；第二侧绕组的第一端连接第二ac/dc变换器的第一端；第二侧绕组的第二端与第二ac/dc变换器的第三端连接；第三侧绕组的第一端连接第三ac/dc变换器的第一端；第三侧绕组的第二端与第三ac/dc变换器的第三端连接；

7、三个ac/dc变换器的第二端并联后与直流负载的第一端相连；

8、三个ac/dc变换器的第四端并联后与直流负载的第二端相连。

9、优选的，所述第一ac/dc变换器包括全桥h4整流电路；

10、和/或，

11、所述第二ac/dc变换器包括全桥h4整流电路；

12、和/或，

13、所述第三ac/dc变换器包括全桥h4整流电路；

14、所述全桥h4整流电路包括4个开关管，4个开关管的第三端连接控制端，通过spwm调制控制开关管的关断和导通。

15、优选的，所述全桥h4整流电路包括第一、第二、第三和第四开关管；

16、其中，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端连接，其公共端连接ac/dc变换器的第一端；

17、所述第一开关管的第一端与第三开关管的第一端连接，作为ac/dc变换器的第二端；

18、所述第二开关管的第二端与所述第四开关管的二端连接，作为ac/dc变换器的第三端；

19、所述第四开关管的一端与第三开关管的第二端连接，作为ac/dc变换器的第四端；

20、所述第一、第二、第三和第四开关管的第三端均连接控制端。

21、优选的，所述第一ac/dc变换器包括半桥整流电路；

22、和/或，

23、所述第二ac/dc变换器包括半桥整流电路；

24、和/或，

25、所述第三ac/dc变换器包括半桥整流电路。

26、优选的，所述半桥整流电路包括第一开关管、第二开关管和两个电容；

27、其中，第一开关管的第一端经由两个电容与第二开关管的第二端相连，第一开关管的第二端与第二开关管的第一端相连；

28、其中，第一开关管与电容的公共端为ac/dc变换器的第一端，两个电容的公共端为ac/dc变换器的第二端；第二开关管与电容的公共端为ac/dc变换器的第三端；两个开关管的公共端为ac/dc变换器的第四端。

29、优选的，所述直流负载的两端连接一个滤波电容。

30、第二方面，本发明提供一种基于高频变换的电解电源，包括前级可调变压器、第一ac/dc变换模块、第二ac/dc变换模块和第三ac/dc变换模块；

31、其中，前级可调变压器包括原边绕组和二次侧绕组，所述原边绕组采用δ形联结，所述二次侧绕组包括三个独立的第一侧绕组v1、第二侧绕组和第三侧绕组；第一侧绕组的第一端连接第一ac/dc变换模块的第一端；第一侧绕组的第二端与第一ac/dc变换模块的第三端连接；第二侧绕组的第一端连接第二ac/dc变换模块的第一端；第二侧绕组的第二端与第二ac/dc变换模块的第三端连接；第三侧绕组的第一端连接第三ac/dc变换模块的第一端；第三侧绕组的第二端与第三ac/dc变换模块的第三端连接；

32、其中，第一ac/dc变换模块、第二ac/dc变换模块和第三ac/dc变换模块中均包括若干个ac/dc变换器；每个ac/dc变换模块中的若干个ac/dc变换器并联。

33、三个ac/dc变换模块的第二端并联后与直流负载的第一端相连；

34、三个ac/dc变换模块的第四端并联后与直流负载的第二端相连。

35、优选的，所述ac/dc变换器包括半桥整流电路，和/或半桥整流电路。

36、优选的，所述全桥h4整流电路包括第一、第二、第三和第四开关管；

37、其中，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端连接，其公共端连接ac/dc变换器的第一端；

38、所述第一开关管的第一端与第三开关管的第一端连接，作为ac/dc变换器的第二端；

39、所述第二开关管的第二端与所述第四开关管的二端连接，作为ac/dc变换器的第三端；

40、所述第四开关管的一端与第三开关管的第二端连接，作为ac/dc变换器的第四端；

41、所述第一、第二、第三和第四开关管的第三端均连接控制端。

42、优选的，所述半桥整流电路包括第一开关管、第二开关管和两个电容；

43、其中，第一开关管的第一端经由两个电容与第二开关管的第二端相连，第一开关管的第二端与第二开关管的第一端相连；

44、其中，第一开关管与电容的公共端为ac/dc变换器的第一端，两个电容的公共端为ac/dc变换器的第二端；第二开关管与电容的公共端为ac/dc变换器的第三端；两个开关管的公共端为ac/dc变换器的第四端。

45、(三)有益效果

46、本发明提供了一种基于高频变换的电解电源。与现有技术相比，具备以下有益效果：

47、本发明提出的变压器+三路独立的ac/dc变换器方案，能有效解决现有的电解电源的输出电路波动频率相对于电化学反应等的时间尺度大的技术问题，明显降低电流波动等因素对电解、冶炼、电镀等工艺的影响，并实现输出电压的平滑调节，更有利于生产过程中对各因素的稳定控制，从而提升产出产品品质。