本实用新型涉及电源整流装置技术领域，具体涉及一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置。
背景技术：
电磁浆料磁选机是一种应用于矿物加工行业利用电磁力对非金属矿物中的弱磁性杂质进行有效提纯的装置，由磁系总成、三组并联的电磁线圈、整流电源系统、水循环冷却装置等组成，其线圈工作电源是直流间断电源。直流间断电源是在整流电源闭环控制方法下产生的占空比、幅值可调的直流电源。直流间断电源作用于三组并联的电磁线圈，当电磁线圈流入占空比、幅值可调的直流电流，会产生占空比、幅值可调的直流磁场。当直流磁场存在时，带有杂质的非金属矿物经过电磁浆料磁选机腔体内时，弱磁性杂质会吸附在磁介质中，高纯度非金属矿物流出腔体得以提纯。当直流磁场消失时带有杂质的非金属矿物停止进入电磁浆料磁选机腔体，再控制高压水泵将内部弱磁性杂质冲出，已待进入下一个循环工作中，设备周期式运转。
传统的电磁浆料磁选机的直流间断电源是由变压器、进线电抗器、整流桥、续流二极管、阻容保护电路等组成。当整流桥工作时，电网电源先经进线电抗器滤波后，再由可控硅整流桥整流得到直流电源，电源作用于线圈后产生稳定的直流磁场。当整流桥停止工作时，直流线圈存储的能量通过续流二极管形成回路，通过线圈自身电阻发热损耗得以放电退磁，以待高压水将内部杂质清洗干净。由于电磁浆料磁选机线圈具有并联匝数多、电感量大等特点，存在加电升磁、放电退磁速度慢的问题，影响电磁浆料磁选机的工作效率和除杂效果。
针对上述电磁线圈升、退磁速度慢的现状，为解决电磁线圈内部剩余能量的问题，确保电磁浆料磁选机平稳运行，提高电磁浆料磁选机的工作效率，现有技术通常采用如下方法处理：
一、在整流桥和电磁线圈之间加装直流接触器，当线圈需要加电通磁时，整流桥工作，直流接触器闭合，将直流电源直接加载到电磁线圈中，提高充磁速度。当线圈需要退磁放电时，整流桥不停止工作,用直流接触器断开切除直流电源与电磁线圈回路，线圈内的能量通过反并联续流二极管、大功率电阻放电退磁。这种方法虽然结构简单、易于实现、开发周期短，但存在直流接触器频繁带电流动作易损坏的情况，加电升磁时对电磁线圈冲击大，同时放电退磁时电磁线圈内部能量通过外接大功率电阻放电造成资源浪费，也增加了设备装配空间，提高了设备制作成本。
二、在整流电源系统中增加带有pid整定功能的仪表，并在与线圈并联的续流二极管中串接板式电阻。当线圈需要加电通磁时，仪表通过调节内部p（比例）、i(积分)、d（微分）参数，调节输出电压信号大小给整流器来调节升磁速度。当线圈需要退磁放电时，线圈能量通过二极管串联的板式电阻放电，板式电阻发热耗能来加快退磁。这种方法虽然能够提高电磁浆料磁选机升磁、退磁的速度，但仪表输出的精度低、适应不同电网环境的能力差，容易出现“超调”现象；用板式电阻放电会升高控制柜内部温度，影响散热，线圈能量通过电阻发热形式耗散，造成资源浪费。
现有电磁浆料磁选机的大电感线圈加电充磁、放电退磁的速度受控制算法、电路拓扑结构影响，直接关系到电磁浆料磁选机的分选效率，既要快速精准的控制磁场升降也要适应复杂的电网环境成为亟待解决的问题，采用大功率电阻放电的方式又会造成电能的浪费，电阻发热的形式耗能恶化机箱周围的温度，影响其他电气原件的工作温度，严重时会导致电磁浆料磁选机不能正常工作。
技术实现要素：
对于现有技术中所存在的问题，本实用新型提供的一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，可以确保电磁浆料磁选机能够快速精准升退磁，电磁线圈能量能够有效的回收，并且具有工作稳定安全可靠、抗干扰性强，结构合理，可靠性、适应性好以及操作方便的优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，包括依次耦接的三相交流电源、三相变压器、交流电抗器、第一三相整流桥组、分流器、电磁线圈和第二三相整流桥组；所述交流电抗器耦合有电力电容器，所述电力电容器与所述第二三相整流桥组耦合；所述分流器耦合有分流器信号调理电路，所述分流器信号调理电路耦合有pid控制器，所述pid控制器分别与所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组耦合。
作为一种优选的技术方案，所述分流器信号调理电路包括与所述分流器的正极耦合的放大器，所述放大器耦合有电流输出
芯片，所述电流输出芯片与所述pid控制器耦合。
作为一种优选的技术方案，所述电流输出芯片的型号为xtr111。
作为一种优选的技术方案，所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组均并联有阻容保护电路。
作为一种优选的技术方案，所述阻容保护电路包括串联的电阻和电容。
作为一种优选的技术方案，所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组均设为可控硅整流器。
作为一种优选的技术方案，所述pid控制器与所述可控硅整流器之间耦合有可控硅触发模块。
本实用新型的有益效果表现在：
1、本实用新型能够使流经电磁线圈的电流在不“超调”的情况下，精准、快速到达设定电流值；在电磁线圈退磁时，可以有效的回收线圈内的电能，减少资源浪费，放电速度也得到了优化，提高了电磁浆料磁选机的工作效率。
2、本实用新型具有工作稳定可靠、抗干扰性强，结构合理，适应性好以及操作方便的优点。
3、本实用新型通过调节pid控制器的内部参数，可以有效的适应不同电网的复杂情况。
附图说明
图1为本实用新型一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置的电路拓扑结构图；
图2为本实用新型一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置中分流器信号调理电路的拓扑结构图；
图3为本实用新型一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置中电流的整流和逆变区间示意图；
图4为本实用新型一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置的系统控制结构图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
请参照图1-图4，为本实用新型一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置的一种实施例，包括依次耦接的三相交流电源（u、v、w）、三相变压器（t1）、交流电抗器（l1、l2、l3）、第一三相整流桥组（vt1、vt2、vt3）、分流器（fl）、电磁线圈（z1）和第二三相整流桥组（vt4、vt5、vt6）；交流电抗器（l1、l2、l3）耦合有电力电容器（c1），电力电容器（c1）与第二三相整流桥组（vt4、vt5、vt6）耦合；分流器（fl）耦合有分流器信号调理电路，分流器信号调理电路耦合有pid控制器，pid控制器分别与第一三相整流桥组（vt1、vt2、vt3）和第二三相整流桥组（vt4、vt5、vt6）耦合。
三相交流电源（u、v、w）经过三相变压器（t1）将交流电输送到交流电抗器（l1、l2、l3），经过交流电抗器（l1、l2、l3）滤除交流电中的高次谐波，交流电经过第一三相整流桥组（vt1、vt2、vt3）整流为直流电，直流电能经过分流器（fl）给电磁线圈（z1）供电，使电磁浆料磁选机生成稳定的磁场，以分选杂质；其中，在给电磁线圈（z1）加电充磁时，电力电容器（c1）用于整流的无功功率补偿进而提高功率因素；当电磁线圈（z1）放电时，会产生反电动势，电磁线圈（z1）的内部能量从电磁线圈（z1）负极经第二三相整流桥组（vt4、vt5、vt6）有源逆变到电力电容器（c1）内，采用有源逆变放电退磁的方法节省了退磁时间，提高了设备的工作效率，将电磁线圈（z1）内部的电能有效回收，同时，电磁线圈（z1）的内部能量逆变到电力电容器（c1）内，可以为下一次的加电充磁过程“蓄能”，更加减少了第一三相整流桥组（vt1、vt2、vt3）工作时的电冲击电流。
需要说明的，第一三相整流桥组（vt1、vt2、vt3）和第二三相整流桥组（vt4、vt5、vt6）均设为可控硅整流器，可控硅整流器具有控制极，pid控制器通过可控硅触发模块以发送触发信号的方式控制可控硅整流器的控制极，即可有效的控制可控硅整流器的通断。
在本实施例中，如图2和图4所示，分流器信号调理电路包括与分流器的正极耦合的放大器，放大器耦合有电流输出芯片，电流输出芯片与pid控制器耦合；在实际使用中，当有电流经过分流器（fl）时，分流器（fl）随电流值的大小会产生0-75mv直流信号，0-75mv直流信号经放大器和电流输出芯片后转化为线性4-20ma电流信号，该4-20ma电流信号输入pid控制器的模拟量通道中；具体的，电流输出芯片的型号可以为xtr111。
在本实施例中，如图1所示，第一三相整流桥组（vt1、vt2、vt3）和第二三相整流桥组（vt4、vt5、vt6）均并联有阻容保护电路，具体的，阻容保护电路包括分别串联的电阻（r1、r2、r3、r4、r5、r6）和电容（c2、c3、c4、c5、c6、c7）；可控硅整流器与阻容保护电路一一对应，阻容保护电路可以有效的防止可控硅整流器在接通、关断瞬间被过压击穿。
在本实施例中，如图3和图4所示，pid控制器读取4-20ma的电流信号和用户设定的电流数值纳入pid运算。当电磁线圈（z1）需要加电充磁时，电流信号与可控硅触发模块的脉冲发送角度之间是线性反比例关系，具体的，当电流信号为20ma时，可控硅触发模块的脉冲发送角度为0°；给电流信号为4ma时，可控硅触发模块的脉冲发送角度为180°，此时，pid控制器根据用户设定的电流数值仅输出12-20ma的电流信号给可控硅触发模块，使可控硅触发模块的脉冲工作在整流区（0-90°）内，使实际电流值快速的跟随用户设定的电流数值，在电流的上升过程中，如果实际电流值高于pid控制器的上限值时，pid控制器通过减少p值、增加i值的方式可以保证电磁线圈（z1）在加电充磁时或电网情况发生变化时，流经电磁线圈（z1）的实际电流不会超过设定电流上限值，既能在需要对电磁线圈（z1）加磁的时候快速精准加磁，又能应对复杂的电网情况。当电磁线圈（z1）放电退磁时，pid控制器输出4-12ma的电流信号给可控硅触发模块，使可控硅触发模块的脉冲工作在有源逆变区（90-180°）内。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：
1.一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，其特征是，包括依次耦接的三相交流电源、三相变压器、交流电抗器、第一三相整流桥组、分流器、电磁线圈和第二三相整流桥组；所述交流电抗器耦合有电力电容器，所述电力电容器与所述第二三相整流桥组耦合；所述分流器耦合有分流器信号调理电路，所述分流器信号调理电路耦合有pid控制器，所述pid控制器分别与所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组耦合。
2.根据权利要求1所述的一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，其特征是，所述分流器信号调理电路包括与所述分流器的正极耦合的放大器，所述放大器耦合有电流输出芯片，所述电流输出芯片与所述pid控制器耦合。
3.根据权利要求2所述的一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，其特征是，所述电流输出芯片的型号为xtr111。
4.根据权利要求1所述的一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，其特征是，所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组均并联有阻容保护电路。
5.根据权利要求4所述的一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，其特征是，所述阻容保护电路包括串联的电阻和电容。
6.根据权利要求1所述的一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，其特征是，所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组均设为可控硅整流器。
7.根据权利要求6所述的一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，其特征是，所述pid控制器与所述可控硅整流器之间耦合有可控硅触发模块。
技术总结
本实用新型公开了一种电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置，它属于电源整流装置技术领域，包括依次耦接的三相交流电源、三相变压器、交流电抗器、第一三相整流桥组、分流器、电磁线圈和第二三相整流桥组；所述交流电抗器耦合有电力电容器，所述电力电容器与所述第二三相整流桥组耦合；所述分流器耦合有分流器信号调理电路，所述分流器信号调理电路耦合有PID控制器，所述PID控制器分别与所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组耦合；本实用新型能够使流经电磁线圈的电流在不“超调”的情况下，精准、快速到达设定电流值；在电磁线圈退磁时，可以有效的回收线圈内的电能，减少资源浪费，放电速度也得到了优化，提高了电磁浆料磁选机的工作效率。
技术研发人员：刘风亮;马长君;刘世昌;李光叶;王臻;张永信;姚振民;赵富红;孙超;薛鹏;马晓永;赵文普
受保护的技术使用者：山东华特磁电科技股份有限公司
技术研发日：2020.09.16
技术公布日：2020.10.30
声明：
“电磁浆料磁选机用电流快速跟随装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：山东华特磁电科技股份有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
