[实用新型]电子束熔敷设备逆变加速电源装置

说明书

本实用新型涉及电子束熔敷设备领域，具体涉及一种电子束熔敷设备逆变加速电源装置。

加速电源是电子束加工设备的关键部件之一，加速电源的技术指标的静态要求输出电压精度高，纹波小，动态要求调节速度快。根据技术指标要求，在不同时期技术条件下，采用不同的技术策略，如工频自耦变压器机械调压控制方式，工频晶闸管移相控制方式，中频发电机组调压控制方式，不同的技术策略，所达到的技术水平也各不相同。

目前随着半导体器件的发展，加速电源多采用逆变脉宽调制（PWM）调压控制方式。为了减少输出电压的纹波量，采用高频逆变方式，如2012年10月《电焊机》杂志第42卷第10期刊登的“基于DSP的电子束焊接高压逆变电源控制系统的研制”，所采用的就是20kHz的逆变PWM调节，10级电容倍压的方式。这种方式，电容用量太多，由于单个高压电容的容量较少，而体积较大，整个电源的成本和体积都较大。另外，这种方式由于工作频率较高，逆变功率管的开关损耗较大，采用单个H桥逆变电路，对于大功率的加速电源需要特殊的大功率高频开关管，器件解决起来困难较大。另一种逆变方式是采用中频逆变，高频脉宽调制调压方式，如专利号为ZL200810302949.1的中国实用新型专利公开的“电子束焊机加速高压电源的控制方法及电源装置”，这种方式的特点，电容用量较少，采用一般冷轧硅钢铁芯，能够实现高压整流电压波形为高频脉动波，但仍存在功率管工作频率较高，开关损耗较大，且变压器中高频分量电流较大，会增加铁耗，不利于加速电源向大功率方向发展。

当代逆变技术中，为了较少输出交流电压中的谐波含量，有两种不同的研究方向。一种是两电平研究方向，即利用PWM控制方式，通过提高开关频率的方法，使输出电压波形正弦化；另一种方向是多电平研究方向，即利用增加主电路电平数来减少输出电压中的谐波，并使逆变器的功率管工作在较低频率状态，以减少开关损耗及电磁干扰（EMI）。电子束熔敷设备与电子束焊机同属电子束加工设备，加速电源有很多相似之处，但电子束熔敷设备的功率一般较大，在电子束熔敷设备的逆变加速电源中，可以借鉴逆变技术第二种研究方向的方法来降低逆变频率，便于实现大功率逆变加速电源。

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电子束熔敷设备逆变加速电源装置，其采用中频逆变及脉宽调制调压方式，具有逆变开关管的开关损耗小，高压整流波的脉动频率远高于逆变频率的特点。

本实用新型的基本构思是以三相中频逆变桥+中频升压变压器+三相高压整流桥为基本单元，由若干个基本单元高压整流桥输出通过串联和/或并联组成电子束熔敷设备加速电源的整流装置，若干个基本单元的逆变桥的相序呈对称分布，加速电源整流装置的输出电压的脉动频率为逆变频率的6n倍（n为基本单元数），调压控制方式为中频逆变过程兼实现脉宽调制（PWM）,降低逆变功率管的工作频率即能降低开关损耗。采用工频交流输入→低压整流滤波→中频逆变兼脉宽调制调压→中频变压器升压→高压整流滤波输出的技术路线，即AC→DC→AC→DC电流变换模式，通过输出电压的负反馈信号去控制脉宽调制的占空比，进行自动调压，使高加速电源输出电压保持稳定。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下方案实现的：

为解决上述问题，本实用新型是通过以下方案实现的：

一种电子束熔敷设备逆变加速电源装置，包括连接的电网滤波器、输入整流滤波单元、逆变器、高压变压器、高压整流滤波器、高压放电扼流电路、高压取样电路、电子束流取样电阻、高压调节器和逆变驱动电路。电网滤波器的输入端与三相市电相连，电网滤波器的输出端经输入整流滤波单元连接逆变器的输入端。逆变器的输出端连接高压变压器的一次侧绕组，高压变压器的二次侧绕组与高压整流滤波器的输入端相连。高压整流滤波器的高压端经高压放电扼流电路与电子枪的阴极相连，高压整流滤波器的低压端经电子束流取样电阻后与大地和电子枪的阳极相接。高压取样电路并接于高压放电扼流电路输出端与大地之间。高压取样电路连接高压调节器的输入端，高压调节器的输出端接至逆变驱动电路的输入端。逆变驱动电路与逆变器相互连接。

上述方案中，所述逆变器包括2个或2个以上的三相逆变桥、高压变压器包括2个或2个以上的三相变压器、高压整流滤波器包括2个或2个以上的整流桥。1个三相逆变桥、1个三相变压器和1个整流桥组成一个基本单元。各组基本单元的三相逆变桥的输入端均接在输入整流滤波单元的输出上。每组基本单元的三相逆变桥的输出端连接同组基本单元的三相变压器的一次侧绕组，同组基本单元的三相变压器的二次侧绕组连接同组基本单元的整流桥的输入侧。各组基本单元的输出侧相互呈串联和/或并联连接后输出。