[发明专利]电子束快速成型制造设备加速电源装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子束快速成型制造设备，具体为电子束快速成型制造设备加速电源装置及其控制方法。

背景技术

电子束快速成型制造技术是采用电子束在计算机的控制下按零件截面轮廓的信息有选择性地熔化金属粉末，并通过层层堆积，直至整个零件全部熔化完成，最后去除多余的粉末便得到所需的三维产品。与激光及等离子束快速成型相比，电子束快速成型具有非常明显的优点，如能量利用率高、加工材料广泛、无反射、加工速度快、真空环境无污染及运行成本低等。电子束快速成型是高性能复杂金属零件的理想快速成型制造技术，在航空航天、汽车及生物医学等领域有广阔的发展前景。而电子束快速成型制造设备是一种综合了真空物理、精密机械、电子技术、电子光学、高电压技术、计算机和控制技术等多种技术的高科技产品，加速电源是其关键部件。电子束快速成型制造设备对加速电源要求控制精度高，输出高压纹波系数小，调节速度快，输出电压动态波动小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对电子束快速成型制造设备对加速电源的高性能要求，提供一种电子束快速成型制造设备加速电源装置及其控制方法，其具有调节速度快、输出高压纹波小和稳压精度高的特点。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一种电子束快速成型制造设备加速电源装置，包括电网滤波器、晶闸管软启动单元、高压变压器、十二脉波高压整流单元、高压整流滤波电容、高压整流滤波电容放电电阻、输出高压滤波电感、输出高压滤波电容、输出高压滤波电容放电限流电阻、稳压元件并联支路、加速电压取样电路、稳压元件并联支路电流取样电阻、电子束流取样电阻、高压电子管、中央控制单元和加速电压调节器。

电网滤波器的输入端与外部电源相连，输出端经晶闸管软启动单元与高压变压器的初级绕组相连。高压变压器次级绕组连接十二脉波高压整流单元的输入端，高压整流滤波电容和高压整流滤波电容放电电阻并联后接在十二脉波高压整流单元的输出端上。

输出高压滤波电感和输出高压滤波电容组成LC滤波电路。其中输出高压滤波电感和输出高压滤波电容相连的一端通过输出高压滤波电容放电限流电阻后与电子枪的阴极相接，输出高压滤波电感的另一端接在十二脉波高压整流单元的负输出端上，输出高压滤波电容的另一端则经过电子束流取样电阻后与大地和电子枪的阳极相接。

稳压元件并联支路由多个二氧化锌压敏电阻或稳压二极管串联组成。稳压元件并联支路与稳压元件并联支路电流取样电阻串联后，再与加速电压取样电路并联，两并联支路的一端接在输出高压滤波电容放电限流电阻的输出端，另一端与大地相连。

高压电子管的阳极与十二脉波高压整流单元的正输出端相接，高压电子管的阴极通过电子束流取样电阻与大地相接。高压电子管的灯丝两端接外部恒流电源，高压电子管的帘栅极与其阴极之间接外部恒压电源。高压电子管的栅极接加速电压调节器的输出端上。

中央控制单元的2路模拟输入端分别连接加速电压取样电路的取样信号输出端、电子束流取样电阻的取样信号输出端。中央控制单元的一个输出端连接晶闸管软启动单元。

加速电压调节器的5路输入端分别连接中央控制单元的加速电压给定信号输出端、中央控制单元的电子束流给定信号输出端、加速电压取样电路的取样信号输出端、稳压元件并联支路电流取样电阻的取样信号输出端和电子束流取样电阻的取样信号输出端。

作为改进，上述电子束快速成型制造设备加速电源装置还进一步包括故障判别电路，该故障判别电路的输入端连接电子束流取样电阻的取样信号输出端、稳压元件并联支路电流取样电阻的取样信号输出端和加速电压取样电路的取样信号输出端。故障判别电路的输出端连接加速电压调节器和中央控制单元。