[发明专利]电子束粉末床增材制造装备加速电源装置及其控制方法

说明书

一种电子束粉末床增材制造装备加速电源装置及其控制方法，该装置包括供电整流滤波单元、直流检测单元、中央控制装置、控制器、驱动单元、第一变换器、第二变换器、第一变压器、第二变压器及高压发生器，第一变换器、第一变压器和高压发生器中的第一高压整流滤波单元构成了第一LLC谐振逆变电路；第二变换器、第二变压器和高压发生器中的第二高压整流滤波单元构成了第二LLC谐振逆变电路。该方法包括对加速电源输出电压进行调节；控制器的调节运算；LLC逆变电路采用混合调节模式；控制器的监控功能。本发明能提高加速电源系统调节速度及降低高压放电的危害，降低加速电源系统两大主要干扰的动态降落及缩短恢复时间。

技术领域

本发明涉及电子束增材制造装备领域，具体涉及一种电子束粉末床增材制造装备加速电源装置，包括供电整流滤波单元、直流检测单元、中央控制装置、控制器、驱动单元、第一变换器、第二变换器、第一变压器、第二变压器及高压发生器。

本发明还涉及一种电子束粉末床增材制造装备加速电源装置控制方法。

背景技术

电子束粉末床增材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。与激光及等离子束增材制造相比，电子束增材制造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。电子束增材制造是高性能复杂金属零件的理想增材制造技术，在航空航天、汽车及生物医学等领域有广阔的发展前景。而电子束粉末床增材制造装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。输出电压的波动不但影响电子束斑的质量，而且影响增材制造精度。因此，电子束粉末床增材制造装备输出电压不光对静态控制精度提出较高的要求，而且对动态指标特别是抗扰性能指标的动态降落及恢复时间提出了严苛的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所解决的问题是如何对加速电源的输出电压静态精度及动态指标进行高要求控制。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种电子束粉末床增材制造装备加速电源装置，包括供电整流滤波单元、直流检测单元、中央控制装置、控制器、驱动单元、第一变换器、第二变换器、第一变压器、第二变压器及高压发生器，所述供电整流滤波单元的输入端与电网相接，其输出的平直的不可控直流电经所述直流检测单元进行检测后进入并联相接的所述第一变换器、第二变换器的逆变电路输入端，所述第一变换器、第二变换器输出的高频电源对应送入所述第一变压器、第二变压器的一次绕组输入端，所述第一变压器、第二变压器的二次绕组输出端对应接入所述高压发生器的第一高压整流滤波单元、第二高压整流滤波单元的输入端，所述第一变换器、所述第一变压器和所述第一高压整流滤波单元构成了第一LLC谐振逆变电路；所述第二变换器、所述第二变压器和所述第二高压整流滤波单元构成了第二LLC谐振逆变电路；所述高压发生器的高压端接至电子枪的阴极，低压端与大地相接，电子枪的阳极亦与大地相接，输出的高压检测信号及电子束流检测信号传送到所述控制器上，所述控制器同时接收来自所述中央控制装置的高压设定信号和电子束流设定信号、接收来自所述直流检测单元的供电直流电压和供电直流电流的检测信号、接收来自所述驱动单元的功率开关管工作状态检测信号，所述控制器对上述各个输入信号进行综合处理产生可控驱动波形信号送入所述驱动单元的输入端，所述驱动单元将驱动波形经隔离放大后分别接至所述第一变换器、第二变换器中各个功率开关管的控制极，各个功率开关管的集电极有信号反馈回所述驱动单元用于监控所述功率开关管工作状况。

所述第一LLC谐振逆变电路和第二LLC谐振逆变电路的电路参数、逆变波形及逆变频率相同，但逆变波形相位相差

所述第一高压整流滤波单元与所述第二高压整流滤波单元的电路结构与参数相同，其电路结构有全桥整流滤波和二倍压整流滤波两种电路；