一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，包括与380V工频交流电相联接的第一级整流滤波电路、与第一级整流滤波电路相联接的第一逆变桥电路、与第一逆变桥电路相联接的第一电压变换与整流滤波电路、与第一逆变桥电路相联接的第一驱动电路以及第一电流采样电路、与第一电流采样电路相联接的第一PWM控制电路、与第一电压变换与整流滤波电路相联接的第二逆变桥电路、与第二逆变桥电路相联接的第二电压变换与整流滤波电路、第二驱动电路以及第二电流采样电路、第二PWM控制电路、高压采样电路。本发明的逆变电源装置能够有效抑制电子枪放电尖脉冲对工频电网的干扰，提高电源工作的稳定性。
【专利说明】—种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置
【技术领域】
[0001]本发明关于电源【技术领域】，特别是关于逆变电源装置【技术领域】，具体的讲是一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置。
【背景技术】
[0002]电子束熔炼是20世纪80年代发展起来的熔炼技术，是一种生产洁净金属的先进熔炼技术。该项技术已经用于冶炼钛、铌、钥、钼、锆等贵重金属。目前，美国已经将航空旋转件、结构件所用钛合金材料的真空电子束冷床炉熔炼技术纳入到航空标准中，国内已经开始采用电子束熔炼技术冶炼钛合金。电子束熔炼技术的核心设备是电子束流发生系统，主要包括电子枪、加速高压电源、束流控制系统。
[0003]目前，电子束熔炼炉中常用的电子束流发生系统的电子枪为热阴极电子枪，阴极被直接或间接加热，产生大量热电子，热电子的发射量可以由束流控制系统通过调节流过灯丝的电流与偏压大小来实现。热电子被电子枪中阴极、阳极间施加的高压电场加速后，高速轰击金属材料，将大量动能转化成热能，使金属材料熔化。
[0004]热阴极电子枪的枪室真空度要求比较高，一般要求达到10_3Pa以上，与熔炼炉室内的10_2Pa真空度相差较大，需要独立的真空系统。热阴极的寿命一般比较短，最长使用寿命为几十个小时。频繁更换阴极将会影响工艺参数，导致金属冶炼的质量不稳定。并且在金属冶炼的高金属蒸汽环境下，常规的热阴极电子枪容易放电，很难长期稳定工作。
[0005]气体放电电子枪属于冷阴极电子枪，其基本工作原理是在电子枪的腔室内通入氢、氧混合气体，使压力达到零点几帕或数十帕，在阴极、阳极间施加几十千伏的高压，在阴极、阳极之间产生气体放电，形成等离子体，等离子体中的正离子在电场作用下轰击水冷阴极表面，产生二次电子，等离子体中的电子与阴极发射的二次电子被阴极、阳极之间的高压电场加速，经过电子枪的电磁汇聚系统聚焦后，产生电子束。
[0006]与热阴极电子枪相比，气体放电电子枪的电子束产生方式比较独特，阴极寿命比较长，对真空度要求不严格。在目前，气体放电电子枪的单枪最大功率达到600kW，阴极寿命长达1000小时以上，在10Pa?l(T2Pa均可正常工作。气体放电电子枪不需要独立真空系统，不需要频繁更换电极。
[0007]热阴极电子枪所配套的高压电源不仅需要有加速电子的高压电路，而且需要加热阴极的电路、调节束流的偏压电路。加热阴极电路、调节束流的偏压电路一般悬浮于几十甚至上百千伏加速电子的高压电路上。加热阴极电路与调节束流的偏压电路的变压器设计制造技术难度大。由于需要电路较多，使得电源结构复杂，各个电路高压部分电路之间的空间布局不合理，极易导致放电，影响设备正常工作。此外，需要多芯高压电缆将电源与电子枪联接，电缆联接端子结构复杂，制造技术难度比较大。
[0008]与热阴极电子枪所配套的高压电源相比，气体放电电子枪的高压电源相对简洁，仅需一个高压电源用于电离气体和加速电子。
[0009]对于应用于电子束熔炼炉设备中的数百KW大功率气体放电电子枪，如果采用工频升压后整流的模式制造高压电源，则由于升压变压器功率大，使得其体积极其庞大，铁损、铜损严重，电源效率低。电子枪或高压电源放电，通过功率变压器直接耦合到原边，引起电网电压大幅波动，干扰其它设备正常工作。此外，要获得平滑的高压直流电压输出，需要大容量LC滤波电路才能实现，高压滤波原件制造、选型都比较困难。
[0010]采用逆变技术设计制造大功率气体放电电子枪配套的高压电源，将频率提高到几kHz甚至几十kHz，将能有效减少变压器体积，降低高压电源损耗。但是采用一次整流滤波、逆变升压、二次整流滤波模式设计的高压电源，仍然不可避免的将电子枪或高压电源高压端的放电脉冲尖峰耦合到电网中。
[0011]目前，电子束熔炼炉设备所用大功率电子枪配套的高压电源功率一般都达到几百千瓦，通常在600kW以上，这就需要变压器原边电流达到1000A以上，用单只功率逆变变压器很难实现，即使能实现，变压器的设计制造难度也极大。变压器原边电流达到上千安，而目前电流容量大于1000A的开关元件，工作频率均较低，一般均处于噪音区，使得电源噪音很大。选择多组逆变电源并联的方式，虽然能够满足设计需求，但是需要进行复杂的均流、均压控制，使得电源设计难度很大。
[0012]针对当前电子束熔炼炉设备所用气体放电电子枪功率较大，传统工频升压电源设计制造技术损耗大且工作不稳定，常规逆变技术所需高频高压大功率开关器件选择范围有限的特点，本领域急需一种基于大功率冷阴极气体放电电子枪的电子束熔炼炉所用的高压逆变电源装置。
【发明内容】
[0013]为了解决现有技术中的电子束熔炼炉设备所用气体放电电子枪功率较大，传统工频升压电源设计制造技术损耗大且工作不稳定，常规逆变技术所需高频高压大功率开关器件选择范围有限的难题，本发明提供了一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，采用了两级逆变电路，第一级逆变用于调压限流，第二级用于逆变升压，能够有效抑制电子枪放电尖脉冲对工频电网的干扰，提高电源工作的稳定性。
[0014]本发明的目的是，提供一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，所述的逆变电源装置包括:与380V工频交流电相联接的第一级整流滤波电路1 ;与所述第一级整流滤波电路1相联接的第一逆变桥电路2 ;与所述第一逆变桥电路2相联接的第一电压变换与整流滤波电路3 ;与所述第一逆变桥电路2相联接的第一驱动电路10以及第一电流采样电路11 ;与所述第一电流米样电路11相联接的第一 PWM控制电路9 ;与所述第一电压变换与整流滤波电路3以及第一 PWM控制电路9相联接的第一电压采样电路16 ;与所述第一电压变换与整流滤波电路3相联接的第二逆变桥电路4 ;与所述第二逆变桥电路4相联接的第二电压变换与整流滤波电路5 ;与所述第二逆变桥电路4相联接的第二驱动电路13以及第二电流采样电路14 ;与所述第二电流采样电路14相联接的第二 PWM控制电路12 ;分别与所述第一 PWM控制电路9以及第二 PWM控制电路12相联接的高压采样电路7。
[0015]在本发明的优选实施方式中，所述的逆变电源装置还包括:与所述第二电压变换与整流滤波电路5相联接的限流电阻6 ;所述380V工频交流电经过所述第一级整流滤波电路1变成500V直流电，所述500V直流电经过所述第一逆变桥电路2逆变、经过所述第一电压变换与整流滤波电路3后变换成0?500V变化的直流电，再经过所述第二逆变桥电路4逆变、经过所述第二电压变换与整流滤波电路5的升压及整流滤波变换成0?-30kV可调的电压，最后经过所述限流电阻6后输出。
[0016]在本发明的优选实施方式中，所述的逆变电源装置还包括:与所述第二电压变换与整流滤波电路5相联接的束流采样电路8，用于采集束流信号，并将所述束流信号反馈至与所述束流采样电路8相联接的气体质量流量控制电路15 ;所述的气体质量流量控制电路15，用于将所述束流信号与预先设定的束流进行比较，经过PID调节后输出控制信号，所述控制信号用于调整输入到大功率气体放电电子枪中的混合气体流量。
[0017]在本发明的优选实施方式中，所述第一整流滤波电路1包括:与工频380V交流电的输入端联接的第一整流电路，所述第一整流电路为三相整流桥；一端与所述第一整流电路的正输出端相联接的一滤波电感；所述滤波电感的另一端联接于电路D点，所述第一整流电路的负输出端联接电路J点；并联于电路D点和J点之间的滤波电容。
[0018]在本发明的优选实施方式中，所述第一逆变桥电路2包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、隔直电容以及电流互感器；其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极与第三绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与第二绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极与第四绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与第四绝缘栅双极型晶体管的发射极联接，所述隔直电容与所述第一电流采样电路中11的电流互感器串联联接。
[0019]在本发明的优选实施方式中，所述第一电压变换与整流滤波电路3包括第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器、第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路、滤波电感和滤波电容，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的原边依次串联，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的副边分别联接第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路；所述第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路的正输出端并联在一起后联接至一 Μ点，所述第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路的负输出端并联在一起后联接至一 Ν点；所述滤波电感的一端联接到Μ点，另外一端联接到Η ;所述滤波电容并联在电路Η点和电路Ν点之间。
[0020]在本发明的优选实施方式中，所述的逆变电源装置还包括并联于Η点与Ν点之间的电压传感器17，用于采样经过所述第一电压变换与整流滤波电路3后的电压得到电压信号，并将所述的电压信号反馈至所述第一 PWM控制电路9。
[0021]在本发明的优选实施方式中，所述第一驱动电路10分别向第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管输出PWM脉冲信号，联接第一绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，联接第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，驱动第一绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的PWM信号与驱动第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管的PWM信号反相联接。
[0022]在本发明的优选实施方式中，所述第一 PWM控制电路9包括外环PID调节电路、内环PID调节电路以及PWM调节电路，其中，所述PWM调节电路，用于接收所述第一电流采样电路11采集的电流信号，调节所述的电流信号以小于一设定值；所述外环PID调节电路，用于接收预先设定的一高压给定信号以及所述高压采样电路7采集的高压反馈信号，并将所述高压反馈信号与所述高压给定信号进行比较，经过PID调节后输出一电压调节信号至所述第一 PWM控制电路9中的内环PID调节电路；所述内环PID调节电路，用于接收由所述第一电压采样电路16采集的电压信号以及所述外环PID调节电路输出的电压信号，经过PID处理后，将电压调节信号输出至所述PWM调节电路；所述PWM调节电路，用于根据所述电压调节信号产生一PWM信号，所述PWM信号经过所述第一驱动电路10以改变所述第一逆变桥电路2中第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管。
[0023]在本发明的优选实施方式中，所述第二逆变桥电路4包括第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管、隔直电容以及电流互感器；其中，所述第五绝缘栅双极型晶体管的集电极与第七绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第五绝缘栅双极型晶体管的发射极与第六绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第七绝缘栅双极型晶体管的发射极与第八绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第六绝缘栅双极型晶体管的发射极与第八绝缘栅双极型晶体管的发射极联接，所述隔直电容与所述第二电流采样电路中14的电流互感器串联联接。
[0024]在本发明的优选实施方式中，所述第二电压变换与整流滤波电路5包括第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器、第七整流电路、第八整流电路、第九整流电路、第十整流电路以及第十一整流电路、滤波电感和滤波电容，所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器的原边并联，所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器的副边分别联接第七整流电路、第八整流电路、第九整流电路、第十整流电路以及第十一整流电路；所述第七整流电路的正端联接到第八整流电路的负端，第八整流电路的正端联接到第九整流电路的负端，第九整流电路的正端联接到第十整流电路的负端，第十整流电路的正端联接到第i^一整流电路的负端，第十一整流电路的正端接地；所述滤波电容并联在所述第七整流电路的负端和第十一整流电路的正端；所述第七整流电路的负端串联所述限流电阻6后联接到输出端。
[0025]在本发明的优选实施方式中，所述第二驱动电路10分别向第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管输出PWM脉冲信号，联接第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，联接第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，驱动第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管的PWM信号与驱动第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管的PWM信号反相联接。
[0026]在本发明的优选实施方式中，所述第二电流采样电路14用于采集电流信号，并将所述电流信号反馈到所述第二 PWM控制电路12。
[0027]在本发明的优选实施方式中，所述第二 PWM控制电路12用于检测所述电流信号是否超过一设定值，当判断为是时，所述第二逆变桥电路4中的第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管工作于过流状态，当所述过流状态超过10 μ s时，关断所述第二逆变桥电路4中的第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管。
[0028]在本发明的优选实施方式中，所述高压采样电路7用于采集高压信号，并将所述高压信号反馈至所述第二 PWM控制电路12 ;所述第二 PWM控制电路12，用于当检测到所述高压信号大于最大设定值且超过0.lms时，则关断所述第二逆变桥电路4中
[0029]第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管，在lms后重新输出满脉宽的PWM信号，通过所述第二驱动电路13输出两组互补的PWM信号以控制所述第二逆变桥电路4中的第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管与第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管交替开通/关断，
[0030]所述第二 PWM控制电路12，用于当检测到所述高压信号恢复到设定值时，输出满脉宽，否则，当连续5次检测到所述高压信大于最大设定值且超过0.lms时，输出PWM占空比为0，关闭所述第二级逆变电路4中的第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管，同时输出报警信号。
[0031]在本发明的优选实施方式中，所述限流电阻6采用大功率高压电阻串并联方式获得。
[0032]在本发明的优选实施方式中，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的原边与副边的变比均为1:5，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的功率均为60kW。
[0033]在本发明的优选实施方式中，所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器的原边与副边的变比均为1:12，所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器均为60kW。
[0034]本发明的有益效果在于，提供了一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，是一种采用新型AC-DC-AC-DC-AC-DC拓扑电路结构设计制造大功率气体放电电子枪的高压电源，采用了两级逆变电路，第一级逆变用于调压限流，第二级用于逆变升压，能够有效抑制电子枪放电尖脉冲对工频电网的干扰，保证大功率气体放电电子枪长期稳定工作，提高气体放电电子枪的高压电源工作的可靠性、稳定性。
[0035]为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本发明实施例提供的一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置的实施方式一的电路框图；
[0038]图2为本发明实施例提供的一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置的实施方式二的电路框图；
[0039]图3为本发明实施例提供的一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置的实施方式三的电路框图；
[0040]图4为本发明实施例提供的一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置的拓扑电路结构图；
[0041]图5 (a)为第一逆变桥电路中IGBT Ql、IGBTQ4的PWM驱动波形示意图；
[0042]图5 (b)为第一逆变桥电路中IGBT Q2、IGBTQ3的PWM驱动波形示意图；
[0043]图5 (c)为第二逆变桥电路中IGBT Q5、IGBTQ8的PWM驱动波形示意图；
[0044]图5 (d)为第二逆变桥电路中IGBT Q6、IGBTQ7的PWM驱动波形示意图。
[0045]附图标号:
[0046]第一级整流滤波电路——1
[0047]第一逆变桥电路——2
[0048]第一电压变换与整流滤波电路——3
[0049]第二逆变桥电路——4
[0050]第二电压变换与整流滤波电路——5
[0051]限流电阻——6
[0052]高压采样电路——7
[0053]束流采样电路——8
[0054]第一 PWM控制电路-9
[0055]第一驱动电路——10
[0056]第一电流采样电路——11
[0057]第二 PWM控制电路-12
[0058]第二驱动电路——13
[0059]第二电流采样电路——14
[0060]气体质量流量控制电路-15
[0061]第一电压米样电路-16
[0062]电压传感器——17
【具体实施方式】
[0063]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0064]本发明涉及一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，具体的说，是一种为大功率气体放电电子束流发生系统提供高压的逆变电源装置，尤其涉及一种基于大功率冷阴极气体放电电子枪的电子束熔炼炉所用的高压逆变电源装置。
[0065]为了保证大功率气体放电电子枪长期稳定工作，提高气体放电电子枪的高压电源工作的可靠性、稳定性，本发明提供了一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，是采用新型AC-DC-AC-DC-AC-DC拓扑电路结构设计制造大功率气体放电电子枪的高压电源。
[0066]图1为本发明实施例提供的一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置的实施方式一的电路框图，由图1可知，在实施方式一中，所述的逆变电源装置包括:
[0067]与380V工频交流电相联接的第一级整流滤波电路1 ;
[0068]与所述第一级整流滤波电路1相联接的第一逆变桥电路2 ；
[0069]与所述第一逆变桥电路2相联接的第一电压变换与整流滤波电路3 ；
[0070]与所述第一逆变桥电路2相联接的第一驱动电路10以及第一电流采样电路11 ；
[0071]与所述第一电流采样电路11相联接的第一 PWM控制电路9 ；
[0072]与所述第一电压变换与整流滤波电路3以及第一 PWM控制电路9相联接的第一电压米样电路16 ；
[0073]与所述第一电压变换与整流滤波电路3相联接的第二逆变桥电路4 ；
[0074]与所述第二逆变桥电路4相联接的第二电压变换与整流滤波电路5 ；
[0075]与所述第二逆变桥电路4相联接的第二驱动电路13以及第二电流采样电路14 ；
[0076]与所述第二电流采样电路14相联接的第二 PWM控制电路12 ；
[0077]分别与所述第一 PWM控制电路9以及第二 PWM控制电路12相联接的高压采样电路7。
[0078]图2为本发明实施例提供的一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置的实施方式二的电路框图，由图2可知，在实施方式二中，所述的逆变电源装置还包括:
[0079]与所述第二电压变换与整流滤波电路5相联接的限流电阻6 ；
[0080]所述380V工频交流电经过所述第一级整流滤波电路1变成500V直流电，所述500V直流电经过所述第一逆变桥电路2逆变、经过所述第一电压变换与整流滤波电路3后变换成0?500V变化的直流电，再经过所述第二逆变桥电路4逆变、经过所述第二电压变换与整流滤波电路5的升压及整流滤波变换成0?_30kV可调的电压，最后经过所述限流电阻6后输出。从输入到输出电流变换方式为AC-DC-AC-DC-AC-DC。
[0081]所述限流电阻R3是采用大功率高压电阻串并联方式获得的30 Ω/ekW电阻，用于减小放电脉冲尖峰，保护电源。
[0082]图3为本发明实施例提供的一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置的实施方式三的电路框图，由图3可知，在实施方式三中，所述的逆变电源装置还包括:
[0083]与所述第二电压变换与整流滤波电路5相联接的束流采样电路8，用于采集束流信号，并将所述束流信号反馈至与所述束流采样电路8相联接的气体质量流量控制电路15 ；
[0084]所述的气体质量流量控制电路15，用于将所述束流信号与预先设定的束流进行比较，经过PID调节后输出控制信号，所述控制信号用于调整输入到大功率气体放电电子枪中的混合气体流量。
[0085]束流采样电路8采集的束流信号IBf反馈到气体质量流量控制电路15，所述束流信号与给定束流进行比较，经过气体质量流量控制电路的PID调节，输出控制信合，调整输入到电子枪中的混合气体流量，使得输出的电子束流维持稳定。
[0086]本发明提供的逆变电源装置最大功率300kW，对于其它功率级别的气体放电电子枪，可以增加或减少第一电压变换与整流滤波电路中的变压器及其整流电路数量，调整第二电压变换与整流滤波电路中的变压器功率及及其整流电路容量，并且为第一逆变桥电路、第二逆变桥电路中选配的合适的绝缘栅双极型晶体管，使得电源拓扑电路关键元器件容量满足电子枪的需求。
[0087]图4为本发明实施例提供的一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置的拓扑电路结构图，由图4可知，所述第一整流滤波电路1包括:
[0088]与工频380V交流电的输入端联接的第一整流电路，所述第一整流电路为三相整流桥；
[0089]一端与所述第一整流电路的正输出端相联接的一滤波电感；
[0090]所述滤波电感的另一端联接于电路D点，所述第一整流电路的负输出端联接电路J点；
[0091]并联于电路D点和J点之间的滤波电容。
[0092]即在本发明的【具体实施方式】中，第一整流滤波电路1中的第一整流电路MD1是由大功率二极管组成的三相整流桥；第一整流滤波电路中各部分的联接方式，工频380V交流电的U、V、W输入端分别联接MD1的1、2、3端，MD1的“ + ”输出端与滤波电感L1的一端联接于4，电感L1的另一端联接于电路D点，MD1的联接电路J点，滤波电容C1并联于电路D点和J点之间。
[0093]由图4可知，所述第一逆变桥电路2包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、隔直电容以及电流互感器；
[0094]其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极与第三绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与第二绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极与第四绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与第四绝缘栅双极型晶体管的发射极联接，所述隔直电容与所述第一电流采样电路中11的电流互感器串联联接。
[0095]即在本发明的【具体实施方式】中，第一逆变桥电路2主要包括绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管Q2、绝缘栅双极型晶体管Q3、绝缘栅双极型晶体管Q4、隔直电容Cx、电流互感器ΤΠ。
[0096]第一逆变桥电路2中各元件之间的联接方法为:IGBT Q1的集电极C、IGBT Q3的集电极C联接在电路D点，IGBT Q1的发射极E联接IGBT Q2的集电极C于电路A点，IGBTQ3的发射极E联接IGBT Q4的集电极C于电路B点，IGBT Q2的发射极E、IGBT Q4的发射极E联接在电路J点，隔直电容Cx与第一电流采样电路中的电流互感器Tf 1串联后，联接于电路A点与F点。
[0097]由图4可知，所述第一电压变换与整流滤波电路3包括第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器、第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路、滤波电感和滤波电容，
[0098]所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的原边依次串联，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的副边分别联接第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路；
[0099]所述第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路的正输出端并联在一起后联接至一 Μ点，所述第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路的负输出端并联在一起后联接至一 Ν点；
[0100]所述滤波电感的一端联接到Μ点，另外一端联接到Η ；
[0101]所述滤波电容并联在电路Η点和电路Ν点之间。
[0102]即在本发明的【具体实施方式】中，第一电压变换与整流滤波电路3的变压器T1、T2、Τ3、Τ4、Τ5的原边与副边的变比为1:5，所述各变压器的功率均为60kW ;所述各变压器原边依次串联后，变压器T1的原边未串联的端子联接到电路B点，变压器T5的原边未串联的端联接到电路F点，所述各变压器的副边分别联接整流电路MD2、MD3、MD4、MD5、MD6，所述各个整流电路的“ + ”输出端并联在一起后联接至“M”点，所述各个整流电路的输出端并联在一起后联接至“N”点；滤波电感L2的一端联接到“M”点，另外一端联接到“H”点，滤波电容C2并联在电路“H”点和电路“N”点之间。
[0103]由图4可知，所述的逆变电源装置还包括并联于Η点与N点之间的电压传感器17，用于采样经过所述第一电压变换与整流滤波电路3后的电压得到电压信号，并将所述的电压信号反馈至所述第一 PWM控制电路9。
[0104]即所述经过第一电压变换与整流滤波电路3后的电压可以通过并联于“Η”与“Ν”点之间的电压传感器17进行采样，采样的电压信号UMf反馈到第一 PWM控制电路9。
[0105]由图4可知，所述第一驱动电路10分别向第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管输出PWM脉冲信号，联接第一绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，联接第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，驱动第一绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的PWM信号与驱动第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管的PWM信号反相联接联接。
[0106]即第一驱动电路10输出4路PWM脉冲信号，所述PWM信号脉宽可调。联接IGBTQUIGBT Q4的PWM信号相同；联接IGBT Q2、IGBT Q3的PWM信号相同，且与所述驱动IGBTQUIGBT Q4的PWM信号反相。
[0107]图5(a)为第一逆变桥电路中IGBT QUIGBTQ4的PWM驱动波形示意图，图5 (b)为第一逆变桥电路中IGBT Q2、IGBTQ3的PWM驱动波形示意图，图5 (c)为第二逆变桥电路中IGBT Q5、IGBTQ8的PWM驱动波形示意图，图5(d)为第二逆变桥电路中IGBT Q6、IGBTQ7的PWM驱动波形示意图。其中的SD为死区时间。
[0108]由图4可知，所述第一 PWM控制电路9包括外环PID调节电路、内环PID调节电路以及PWM调节电路，
[0109]其中，所述PWM调节电路，用于接收所述第一电流采样电路11采集的电流信号，调节所述的电流信号以小于一设定值；
[0110]所述外环PID调节电路，用于接收预先设定的一高压给定信号以及所述高压采样电路(7)采集的高压反馈信号，并将所述高压反馈信号与所述高压给定信号进行比较，经过PID调节后输出一电压调节信号至所述第一 PWM控制电路9中的内环PID调节电路；
[0111]所述内环PID调节电路，用于接收由所述第一电压采样电路(16)采集的电压信号以及所述外环PID调节电路输出的电压信号，经过PID处理后，将电压调节信号输出至所述PWM调节电路；
[0112]所述PWM调节电路，用于根据所述电压调节信号产生一 PWM信号，所述PWM信号经过所述第一驱动电路10以改变所述第一逆变桥电路2中第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的开通时间。
[0113]即高压采样电路7采集的高压反馈信号UHf反馈到第一 PWM控制电路中的外环PID调节电路，高压给定信号UHg输入到第一 PWM控制电路中的外环PID调节电路，与所述高压反馈信号UHf进行比较，经过PID调节，产生的电压调节信号Ug输入到第一 PWM控制电路中的内环PID调节电路，所述第一 PWM控制电路中的内环PID调节电路接收第一电压采样电路16采集的电压信号Umf，所述电压信号Umf与Ug进行PID处理后，由所述内环PID调节电路输出电压调节信号Ugg到PWM调节电路，所述PWM调节电路产生的PWM信号经过第一驱动电路，改变第一逆变桥中绝缘栅双极型晶体管的开通时间，使得经过第一电压变换与整流滤波电路后的电压UM得到调节，从而使得输出高压UH得到调节。
[0114]第一电流采样电路11采集的电流信号Ifl反馈到第一 PWM控制电路中的PWM调节电路，所述PWM调节电路检测Ifl是否超过设定值，如果超过，减小PWM脉宽，直到所述电流ΙΠ小于设定值。
[0115]第一 PWM控制电路9包括外环PID调节电路、内环PID调节电路、PWM调节电路。第一电流采样电路采集的电流信号Ifl反馈到第一 PWM控制电路中的PWM调节电路，所述PWM调节电路检测Ifl是否超过设定值，如果超过，减小PWM脉宽，直到所述电流Ifl小于设定值。
[0116]由图4可知，所述第二逆变桥电路4包括第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管、隔直电容以及电流互感器；
[0117]其中，所述第五绝缘栅双极型晶体管的集电极与第七绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第五绝缘栅双极型晶体管的发射极与第六绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第七绝缘栅双极型晶体管的发射极与第八绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第六绝缘栅双极型晶体管的发射极与第八绝缘栅双极型晶体管的发射极联接，所述隔直电容与所述第二电流采样电路中14的电流互感器串联联接。
[0118]即第二逆变桥电路4主要包括IGBT Q5、IGBT Q6、IGBT Q7、IGBT Q8、隔直电容Cy、
电流互感器Tf2 ；
[0119]第二逆变桥电路4中各元件之间的联接为:IGBT Q5的集电极C、IGBT Q7的集电极C联接在电路Η点，IGBT Q5的发射极Ε联接IGBT Q6的集电极C于电路G点，IGBT Q7的发射极Ε联接IGBT Q8的集电极C于电路F点，IGBT Q6的发射极E、IGBT Q8的发射极E联接在电路N点，隔直电容Cy与第二电流采样电路中的电流互感器Tf 2串联后，联接于电路G点与P点。
[0120]由图4可知，所述第二电压变换与整流滤波电路5包括第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器、第七整流电路、第八整流电路、第九整流电路、第十整流电路以及第i^一整流电路、滤波电感和滤波电容，
[0121]所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器的原边并联，所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器的副边分别联接第七整流电路、第八整流电路、第九整流电路、第十整流电路以及第i^一整流电路；
[0122]所述第七整流电路的正端联接到第八整流电路的负端，第八整流电路的正端联接到第九整流电路的负端，第九整流电路的正端联接到第十整流电路的负端，第十整流电路的正端联接到第i^一整流电路的负端，第i^一整流电路的正端接地；
[0123]所述滤波电容并联在所述第七整流电路的负端和第十一整流电路的正端；
[0124]所述第七整流电路的负端串联所述限流电阻6后联接到输出端。
[0125]即第二电压变换与整流滤波电路5的变压器T6、T7、T8、T9、T10的原边与副边的变比为1:12，所述各变压器的功率均为60kW ;所述各变压器原边并联后，一端联接到“F”点，另外一端联接到“ P ”点，所述各变压器的副边分别联接整流电路MD7、MD8、MD9、MD10、MD11，整流电路MD7的“ + ”端联接到整流电路MD8的端，整流电路MD8的“ + ”端联接到整流电路MD9的端，整流电路MD9的“ + ”端联接到整流电路MD10的端，整流电路MD10的“ + ”端联接到整流电路MD11的端，整流电路MD11的“ + ”端接地，滤波电容C3并联在整流电路MD7的端和整流电路MD11的“ + ”端，整流电路MD7的端串联限流电阻R3后联接到输出端“X”。
[0126]由图4可知，所述第二驱动电路10分别向第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管输出PWM脉冲信号，联接第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，联接第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，驱动第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管的PWM信号与驱动第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管的PWM信号反相联接。
[0127]由图4可知，所述第二电流采样电路14用于采集电流信号，并将所述电流信号反馈到所述第二 PWM控制电路12。所述第二 PWM控制电路12用于检测所述电流信号是否超过一设定值，当判断为是时，所述第二逆变桥电路4中的IGBT Q5、IGBT Q6、IGBT Q7、IGBTQ8工作于过流状态，当所述过流状态超过10 μ s时，关断所述第二逆变桥电路4中的IGBTQ5、IGBT Q6、IGBT Q7、IGBT Q8。即第二电流采样电路14采集的电流信号If2反馈到第二PWM控制电路，第二 PWM控制电路检测If2是否超过设定值，如果超过，则第二逆变桥电路中各个IGBT工作于过流状态，所述过流状态超过10 μ s，则关断第二逆变桥电路中所有IGBT，过流状态消失，则恢复正常工作。
[0128]第二电流采样电路14采集的电流信号If2反馈到第二 PWM控制电路12，第二 PWM控制电路检测If2是否超过设定值，如果超过，则第二逆变桥电路中各个IGBT工作于过流状态，所述过流状态超过10 μ s，则关断第二逆变桥电路中所有IGBT，过流状态消失，则恢复正常工作。
[0129]当第二 PWM控制电路12检测到高压信号UHf大于最大设定值超过0.1ms，则关断第二逆变桥电路中所有IGBT，在lms以后重新输出满脉宽，当连续5次检测到高压信号UHf大于最大设定值超过0.1ms，则第二 PWM控制电路输出PWM占空比为0，关闭第二级逆变电路中的所有IGBT，同时输出报警信号，通过人工干预排除故障。
[0130]由图4可知，所述高压采样电路7用于采集高压信号，并将所述高压信号反馈至所述第二 PWM控制电路12 ；
[0131]所述第二 PWM控制电路12，用于当检测到所述高压信号大于最大设定值且超过0.lms时，则关断所述第二逆变桥电路4中
[0132]第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管，在lms后重新输出满脉宽的PWM信号，通过所述第二驱动电路13输出两组互补的PWM信号以控制所述第二逆变桥电路4中的第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管与第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管交替开通/关断，
[0133]所述第二 PWM控制电路12，用于当检测到所述高压信号恢复到设定值时，输出满脉宽，否则，当连续5次检测到所述高压信大于最大设定值且超过0.lms时，输出PWM占空比为0，关闭所述第二级逆变电路4中的第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管，同时输出报警信号。
[0134]即高压采样电路7采集的高压信号UHf反馈到第二 PWM控制电路，当第二PWM控制电路检测到高压信号UHf大于最大设定值超过0.1ms，则关断第二逆变桥电路中所有IGBT，在lms以后重新输出满脉宽的PWM信号，通过第二驱动电路，输出两组互补的PWM信号控制第二逆变桥电路中的IGBT Q5、IGBT Q8与IGBT Q6、IGBT Q7交替开通/关断，当第二 PWM控制电路检测到高压信号UHf恢复到稳定的设定值，则第二 PWM控制电路正常输出满脉宽。否则，当连续5次检测到高压信号UHf大于最大设定值超过0.lms,则第二 PWM控制电路输出PWM占空比为0，关闭第二级逆变电路中的所有IGBT，同时输出报警信号，通过人工干预排除故障。
[0135]综上所述，本发明提供了一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，是一种采用新型AC-DC-AC-DC-AC-DC拓扑电路结构设计制造大功率气体放电电子枪的高压电源，采用了两级逆变电路，第一级逆变用于调压限流，第二级用于逆变升压，能够有效抑制电子枪放电尖脉冲对工频电网的干扰，保证大功率气体放电电子枪长期稳定工作，提高气体放电电子枪的高压电源工作的可靠性、稳定性。
[0136]本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例中的全部或部分流程，可以通过模拟电路或者数字电路来完成。
[0137]本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个逆变电源装置的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
[0138]本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述的逆变电源装置包括: 与380V工频交流电相联接的第一级整流滤波电路(I)； 与所述第一级整流滤波电路(I)相联接的第一逆变桥电路(2); 与所述第一逆变桥电路(2)相联接的第一电压变换与整流滤波电路(3)； 与所述第一逆变桥电路(2)相联接的第一驱动电路(10)以及第一电流采样电路(11); 与所述第一电流采样电路(11)以及第一驱动电路(10)相联接的第一脉冲宽度调制PWM控制电路(9)； 与所述第一电压变换与整流滤波电路(3)以及第一 PWM控制电路(9)相联接的第一电压采样电路(16)； 与所述第一电压变换与整流滤波电路(3)相联接的第二逆变桥电路(4)； 与所述第二逆变桥电路(4)相联接的第二电压变换与整流滤波电路(5)； 与所述第二逆变桥电路(4)相联接的第二驱动电路(13)以及第二电流采样电路(14)； 与所述第二电流采样电路(14)以及第二驱动电路(13)相联接的第二 PWM控制电路(12)； 分别与所述第一 PWM控制电路(9)以及第二 PWM控制电路(12)相联接的高压采样电路⑵。
2.根据权利要求1所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述的逆变电源装置还包括: 与所述第二电压变换与整流滤波电路(5)相联接的限流电阻(6)； 所述380V工频交流电经过所述第一级整流滤波电路(I)变成500V直流电，所述500V直流电经过所述第一逆变桥电路(2)逆变、经过所述第一电压变换与整流滤波电路(3)后变换成O?500V变化的直流电，再经过所述第二逆变桥电路(4)逆变、经过所述第二电压变换与整流滤波电路(5)的升压及整流滤波变换成O?-30kV可调的电压，最后经过所述限流电阻(6)后输出。
3.根据权利要求2所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述的逆变电源装置还包括: 与所述第二电压变换与整流滤波电路(5)相联接的束流采样电路(8)，用于采集束流信号，并将所述束流信号反馈至与所述束流采样电路(8)相联接的气体质量流量控制电路(15)； 所述的气体质量流量控制电路(15)，用于将所述束流信号与预先设定的束流进行比较，经过PID调节后输出控制信号，所述控制信号用于调整输入到大功率气体放电电子枪中的混合气体流量。
4.根据权利要求2或3所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第一整流滤波电路(I)包括: 与工频380V交流电的输入端联接的第一整流电路，所述第一整流电路为三相整流桥； 一端与所述第一整流电路的正输出端相联接的一滤波电感； 所述滤波电感的另一端联接于电路D点，所述第一整流电路的负输出端联接电路J占.并联于电路D点和J点之间的滤波电容。
5.根据权利要求4所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第一逆变桥电路(2)包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、隔直电容以及电流互感器； 其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极与第三绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与第二绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极与第四绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与第四绝缘栅双极型晶体管的发射极联接，所述隔直电容与所述第一电流采样电路中(11)的电流互感器串联。
6.根据权利要求1或5所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第一电压变换与整流滤波电路(3)包括第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器、第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路、滤波电感和滤波电容， 所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的原边依次串联，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的副边分别联接第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路； 所述第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路的正输出端并联在一起后联接至一 M点，所述第二整流电路、第三整流电路、第四整流电路、第五整流电路以及第六整流电路的负输出端并联在一起后联接至一 N点； 所述滤波电感的一端联接到M点，另外一端联接到H ； 所述滤波电容并联在电路H点和电路N点之间。
7.根据权利要求6所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述的逆变电源装置还包括并联于H点与N点之间的电压传感器(17)，用于采样经过所述第一电压变换与整流滤波电路(3)后的电压得到电压信号，并将所述的电压信号反馈至所述第一 PWM控制电路(9)。
8.根据权利要求6所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第一驱动电路(10)分别向第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管输出PWM脉冲信号，联接第一绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，联接第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，驱动第一绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的PWM信号与驱动第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管的PWM信号反相。
9.根据权利要求8所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第一 PWM控制电路(9)包括外环PID调节电路、内环PID调节电路以及PWM调节电路， 其中，所述PWM调节电路，用于接收所述第一电流采样电路(11)采集的电流信号，调节所述的电流信号以小于一设定值； 所述外环PID调节电路，用于接收预先设定的一高压给定信号以及所述高压采样电路(7)采集的高压反馈信号，并将所述高压反馈信号与所述高压给定信号进行比较，经过PID调节后输出一电压调节信号至所述第一 PWM控制电路(9)中的内环PID调节电路； 所述内环PID调节电路，用于接收由所述第一电压采样电路(16)采集的电压信号以及所述外环PID调节电路输出的电压信号，经过PID处理后，将电压调节信号输出至所述PWM调节电路； 所述PWM调节电路，用于根据所述电压调节信号产生一 PWM信号，所述PWM信号经过所述第一驱动电路(10)以改变所述第一逆变桥电路(2)中第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的开通时间。
10.根据权利要求8所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第二逆变桥电路(4)包括第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管、隔直电容以及电流互感器； 其中，所述第五绝缘栅双极型晶体管的集电极与第七绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第五绝缘栅双极型晶体管的发射极与第六绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第七绝缘栅双极型晶体管的发射极与第八绝缘栅双极型晶体管的集电极联接，所述第六绝缘栅双极型晶体管的发射极与第八绝缘栅双极型晶体管的发射极联接，所述隔直电容与所述第二电流采样电路中(14)的电流互感器串联。
11.根据权利要求10所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第二电压变换与整流滤波电路(5)包括第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器、第七整流电路、第八整流电路、第九整流电路、第十整流电路以及第i^一整流电路、滤波电感和滤波电容， 所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器的原边并联，所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器的副边分别联接第七整流电路、第八整流电路、第九整流电路、第十整流电路以及第i^一整流电路； 所述第七整流电路的正端联接到第八整流电路的负端，第八整流电路的正端联接到第九整流电路的负端，第九整流电路的正端联接到第十整流电路的负端，第十整流电路的正端联接到第i^一整流电路的负端，第i^一整流电路的正端接地； 所述滤波电容并联在所述第七整流电路的负端和第十一整流电路的正端； 所述第七整流电路的负端串联所述限流电阻(6)后联接到输出端。
12.根据权利要求11所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第二驱动电路(10)分别向第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管输出PWM脉冲信号，联接第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，联接第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管的PWM信号相同，驱动第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管的PWM信号与驱动第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管的PWM信号反相。
13.根据权利要求12所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第二电流采样电路(14)用于采集电流信号，并将所述电流信号反馈到所述第二PWM控制电路(12)。
14.根据权利要求13所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第二 PWM控制电路(12)用于检测所述电流信号是否超过一设定值，当判断为是时，所述第二逆变桥电路(4)中的第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管工作于过流状态，当所述过流状态超过10 μ s时，关断所述第二逆变桥电路(4)中的第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管。
15.根据权利要求14所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述高压采样电路(7)用于采集高压信号，并将所述高压信号反馈至所述第二 PWM控制电路(12)； 所述第二 PWM控制电路(12)，用于当检测到所述高压信号大于最大设定值且超过0.1ms时，则关断所述第二逆变桥电路(4)中第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管，在Ims后重新输出满脉宽的PWM信号，通过所述第二驱动电路(13)输出两组互补的PWM信号以控制所述第二逆变桥电路(4)中的第五绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管与第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管交替开通/关断， 所述第二 PWM控制电路(12)，用于当检测到所述高压信号恢复到设定值时，输出满脉宽，否则，当连续5次检测到所述高压信大于最大设定值且超过0.1ms时，输出PWM占空比为0，关闭所述第二级逆变电路(4)中的第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管，同时输出报警信号。
16.根据权利要求2所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述限流电阻(6)采用大功率高压电阻串并联方式获得。
17.根据权利要求6所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的原边与副边的变比均为1:5，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器、第四变压器以及第五变压器的功率均为60kW。
18.根据权利要求11所述的用于大功率气体放电电子枪的逆变电源装置，其特征是，所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器的原边与副边的变比均为1:12，所述第六变压器、第七变压器、第八变压器、第九变压器以及第十变压器均为60kW。
【文档编号】H02M7/5387GK104506059SQ201410778975
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】许海鹰 申请人:中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所