一种电子束微细加工设备加速电源装置及控制方法_2

文档序号:9419882阅读:来源:国知局
br>[0020]所述高压放电扼流器,用于当发生高压放电时,将抑制高压直流电放电电流的上升速率,减缓高压放电所产生的电磁冲击强度;
[0021]所述高压分压器,用于测量输出高压的电压值,输出正比于加速高压的电压信号U,作为高压反馈信号;
[0022]所述束流取样电阻,用于测量电子束流值,束流取样电阻两端输出正比于电子束流大小的电压取样信号,作为电子束流反馈信号供给设备其它控制系统用。
[0023]本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下:一种电子束微细加工设备加速电源装置的控制方法,包括以下步骤:
[0024]步骤S1.接入交流电,消除高频电磁干扰信号在其输入端与输出端间的传递;
[0025]步骤S2.将交流电变换成平直的不可控直流电;
[0026]步骤S3.将平直的不可控直流电逆变成中频矩形波交流电;
[0027]步骤S4.将中频矩形波交流电进行升压和整流滤波,并输出直流高压,同时对输出高压值进行线性采样,输出高压反馈信号U ;
[0028]步骤S5.将压给定信号If和高压反馈信号U的差值进行比例一积分(PI)运算,生成调节信号Uc ;
[0029]步骤S6.将调节信号Uc转换成PffM信号的占空比,调整中频矩形波交流电的幅值,稳定高压输出。
[0030]本发明的有益效果是:电源由三相市电供电,采用AC —DC —AC —AC —DC电流变换方式,中间DC — AC逆变环节为中频逆变,在逆变过程同时实现高频脉宽调制调压功能;中频高压变压器实现电能的传递、升压和高压绝缘;根据高压给定信号U*和电压反馈信号U的偏差信号AU进行比例一积分(PI)运算输出信号Uc去调节输出波形的大小,最终实现输出高压的稳定调节。
[0031]进一步,所述步骤S4具体包括以下步骤:
[0032]步骤S41.将中频矩形波交流电进行电能传递、升压和高压绝缘,输出中频矩形波高压交流电;
[0033]步骤S42.将中频矩形波高压交流电变换成脉动直流电;
[0034]步骤S43.将脉动直流电滤波变换为平滑的高压直流电;
[0035]步骤S44.当发生高压放电时,将当发生高压放电时,将抑制高压直流电放电电流的上升速率,减缓高压放电所产生的电磁冲击强度;
[0036]步骤S45.测量高压输出电压值,输出正比于加速高压的高压信号U ;同时测量电子束流值,输出正比于电子束流大小的电压取样信号。
【附图说明】
[0037]图1为本发明一种电子束微细加工设备加速电源装置的结构图;
[0038]图2为逆变单元的电路原理图;
[0039]图3为驱动脉冲发生器产生的驱动波形和逆变单元输出电压波形的示意图;
[0040]图4为高压单元的电路原理图;
[0041 ] 图5为尚压整流波形不意图;
[0042]图6为本发明一种电子束微细加工设备加速电源装置控制方法的流程图。
[0043]附图中,各标号所代表的部件列表如下:
[0044]1、进线滤波器;
[0045]2、低压整流桥;
[0046]3、逆变单元,3-1、驱动脉冲发生器;
[0047]4、高压单元,4-1、第一升压变压器,4-2、第二升压变压器,4_3、第一高压整流桥,4-4、第二高压整流桥,4-5、高压滤波器,4-6、高压放电扼流器,4-7、高压分压器,4-8、束流取样电阻;
[0048]5、调节器;
[0049]Ual、第一高压整流桥输出波形,Ua2、第二高压整流桥输出波形;Ua、第一高压整流桥和第二高压整流桥并联输出波形。
【具体实施方式】
[0050]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
[0051]一种电子束微细加工设备加速电源装置,包括进线滤波器1、低压整流桥2、逆变单元3、高压单元4和调节器5,所述进线滤波器I的输入端与外部电网连接,所述进线滤波器I的输出端、低压整流桥2、逆变单元3和高压单元4的输入端依次串联,所述高压单元4的高压输出端输出高压电,所述高压单元4的信号端输出的高压反馈信号U送至所述调节器5的第二输入端,所述调节器5的第一输入端输入高压给定信号If,所述调节器5的输出端与所述逆变单元3的信号端连接;
[0052]所述进线滤波器1,其用于接入交流电,消除电磁干扰信号在其输入端与输出端间的传递;
[0053]所述低压整流桥2,其用于将交流电变换成不可控脉动直流电;
[0054]所述逆变单元3,其用于将不可控直流电逆变成可控中频矩形波交流电;还用于将调节信号Uc转换成PffM信号的占空比,调整中频矩形波交流电的幅值,稳定高压输出;
[0055]所述高压单元4,其用于将可控中频矩形波交流电进行升压和整流滤波,并输出平直的直流高压电,同时对输出高压值进行线性采样,输出作为高压反馈信号U ;
[0056]所述调节器5,其用于将高压给定信号If与高压反馈信号U的差值进行比例一积分(PI)运算,生成调节信号Uc;
[0057]采用电压闭环控制结构,电源由三相市电供电,采用AC — DC — AC — AC — DC电流变换方式,中间DC — AC逆变环节为中频逆变,在逆变过程同时实现高频脉宽调制调压功能;由中频高压变压器中频高压变压器实现电能的传递、升压和高压绝缘;调节器5根据高压给定信号U*和电压反馈信号U的偏差信号Λ U(AU = If-U)进行比例一积分(PI)运算输出信号Uc去调节逆变单元的脉宽调制波的占空比,改变逆变单元输出电压幅值,最终实现输出高压的稳定调节。
[0058]如图2所示,所述逆变单元3包括A相逆变器、B相逆变器和驱动脉冲发生器3_1,所述A相逆变器和所述B相逆变器均与所述驱动脉冲发生器3-1连接。
[0059]所述A相逆变器包括开关功率管Vl?V2、电感L1、电容Cl?C2和电容C5,所述开关功率管Vl的集电极接至所述低压整流桥2的正输出端,所述开关功率管Vl的发射极与所述开关功率管V2的集电极相接,并连至所述电感LI的第一端,所述开关功率管V2的发射极接至所述低压整流桥2的负输出端,所述开关功率管Vl和开关功率管V2的基极与所述驱动脉冲发生器3-1连接,所述电容Cl和电容C2串联连接,电容Cl和电容C2串联支路的Cl端与所述开关功率管Vl的集电极相接,电容Cl和电容C2串联支路的C2端与所述开关功率管V2的发射极相接,电容Cl和电容C2串联支路的中间端与所述电容C5的第一端相接,所述电容C5的第二端与电感LI的第二端相接,电感LI与电容C5组成输出低通滤波器,所述电容C5的两端作为最终输出端,接至第一升压变压器4-1 一次绕组的两端。
[0060]所述B相逆变器包括开关功率管V3?V4、电感L2、电容C3?C4和电容C6,所述开关功率管V3的集电极接至所述低压整流桥2的正输出端,所述开关功率管V3的发射极与所述开关功率管V4的集电极相接,并连至所述电感L2的第一端,所述开关功率管V4的发射极接至所述低压整流桥2的负输出端,所述开关功率管V3和开关功率管V4的基极与所
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