一种电子束加工设备精密加速电源装置的制造方法_2

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管V9的发射极接至所述直流-直流变换单元的负输出端,所述开关功率管V8的集电极接至所述直流-直流变换单元的正输出端,所述开关功率管V8的发射极与所述开关功率管VlO的集电极相接,并作为第二输出端,所述开关功率管VlO的发射极接至所述直流-直流变换单元的负输出端,所述开关功率管V7至开关功率管VlO的基极与所述第三驱动脉冲发生器连接,所述第一输出端和第二输出端分别接至第一升压变压器一次绕组的两端。
[0022]所述D相逆变器包括开关功率管Vll?V14,所述开关功率管VlI的集电极接至所述直流-直流变换单元的正输出端,所述开关功率管Vll的发射极与所述开关功率管V13的集电极相接,并作为第一输出端,所述开关功率管V13的发射极接至所述直流-直流变换单元的负输出端,所述开关功率管V12的集电极接至所述直流-直流变换单元的正输出端,所述开关功率管V12的发射极与所述开关功率管V14的集电极相接,并作为第二输出端,所述开关功率管V14的发射极接至所述直流-直流变换单元的负输出端,所述开关功率管Vll至开关功率管V14的基极与所述第三驱动脉冲发生器连接,所述第一输出端和第二输出端分别接至第二升压变压器一次绕组的两端。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是:所述C相逆变器与D相逆变器采用单相全桥逆变电路,所述电容C5作为所述直流-直流变换单元的输出滤波电容以及作为所述C相逆变器和D相逆变器每桥臂开关管(V7与V9,V8与V10,V11与V13,V12与V14)的缓冲电容,每桥臂开关管的驱动信号(g7与g9,g8与glO,gll与gl3,gl2与gl4)各为对称推挽互补关系,但转换过程设置2-3微秒的死区时间,避免各逆变桥臂上下两管短时直通,所述C相逆变器与D相逆变器驱动波形的相序相差90°,即所述C相逆变器与D相逆变器的输出为两相对称矩形电压波形,对应的两相高压并联整流波形脉动频率为直流-直流变换单元的PffM频率,且消除了凹陷,由于高压总整流波的脉动频率高,而脉动幅值低,选用较小的高压滤波电容值就能滤掉交流成分,满足纹波系数指标要求;高压滤波电容值小一方面系统惯性时间常数小,有利于提高控制系统调节速度,另一方面贮能小,高压放电产生的冲击自然小,有利于提高电源系统运行可靠性。
[0024]进一步,所述高压单元包括第一升压变压器、第二升压变压器、第一高压整流桥、第二高压整流桥、高压滤波器、高压放电扼流器、高压分压器和束流取样电阻,所述第一升压变压器的输出端与所述第一高压整流桥的输入端连接,所述第二升压变压器的输出端所述第二高压整流桥的输入端连接所述第一高压整流桥和第二高压整流桥的输出端并联且与所述高压滤波器的输入端连接,高压总整流输出电压波形的脉动频率为直流-直流变换单元PWM波的频率,所述高压滤波器与所述高压放电扼流器串接,所述高压放电扼流器的高压输出端接至电子枪的阴极,所述高压放电扼流器的低压输出端与束流取样电阻的第一端连接,所述束流取样电阻的第二端接地,所述高压分压器并接在所述高压放电扼流器的高压输出端与大地之间;
[0025]所述第一升压变压器和第二升压变压器,均用于将中频矩形波交流电进行电能的传递、升压和高压绝缘,输出中频高压交流电;
[0026]所述第一高压整流桥和第二高压整流桥,均用于将中频高压交流电变换成脉动直流电;
[0027]所述高压滤波器,用于将脉动直流电变换为平滑的高压直流电;
[0028]所述高压放电扼流器,用于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,同时用于抑制第一和第二中频高压变压器一次与二次绕组间由寄生电容引起的干扰电流;
[0029]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;
[0030]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。
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型一种电子束加工设备精密加速电源装置的电路原理图;
[0032]图2为直流-直流变换单元的电路原理图;
[0033]图3为第一驱动脉冲发生器产生的驱动波形图;
[0034]图4为逆变单元在实施例1中的电路原理图;
[0035]图5为逆变单元在实施例2中的电路原理图;
[0036]图6为第二驱动脉冲发生器和第三驱动脉冲发生器产生的驱动波形图;
[0037]图7为高压单元的电路原理图;
[0038]图8高压整流波形图。
[0039]附图中,各标号所代表的部件列表如下:
[0040]1、进线滤波器,2、低压整流滤波单元;
[0041]3、直流-直流变换单元,3-1、第一驱动脉冲发生器;
[0042]4、逆变单元,4-1、第二驱动脉冲发生器,4-2、第三驱动脉冲发生器;
[0043]5、高压单元,5-1、第一升压变压器,5-2、第二升压变压器,5-3、第一高压整流桥,5-4、第二高压整流桥,5-5、高压滤波器,5-6、高压放电扼流器,5-7、高压分压器,5_8、束流取样电阻;
[0044]6、调节器;
[0045]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】
[0046]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
[0047]实施例1:
[0048]如图1所示,一种电子束加工设备精密加速电源装置,包括进线滤波器1、低压整流滤波单元2、直流-直流变换单元3、逆变单元4、高压单元5和调节器6,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、低压整流滤波单元2、直流-直流变换单元3、逆变单元4和高压单元5的输入端依次串联,所述高压单元5的高压输出端输出高压电接至电子枪阴极,所述高压单元5的信号端输出的高压反馈信号U送至调节器6的第二输入端,所述调节器6的第一输入端输入高压给定信号If,所述调节器6的输出端与所述直流-直流变换单元3的信号端连接;
[0049]所述进线滤波器1,其用于接入交流电,消除高频电磁干扰信号在其输入端与输出端间的传递;
[0050]所述低压整流滤波单元2,其用于将交流电变换成平直不可控直流电;
[0051]所述直流-直流变换单元3,其用于将平直不可控直流电变成平直可控直流电;还用于将调节信号Uc转换成PffM信号的占空比,实现输出高压的稳定调节;
[0052]所述逆变单元4,其用于将平直可控直流电逆变成可控中频矩形波交流电;
[0053]所述高压单元5,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,同时对输出高压值信号进行线性采样,输出高压反馈信号U ;
[0054]所述调节器6,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。
[0055]采用电压闭环控制结构,电源由三相市电供电,采用AC — DC — DC — AC — AC — DC电流变换方式,DC — DC利用同步Buck电路实现,在电子束加工设备轻载运行状态时,能有效抑制尖峰脉冲电压,加速电源输出电压更加平稳,提高了加速电源的精度,提升电子束的加工精度冲间DC — AC逆变环节为中频逆变;由中频高压变压器实现电能的传递、升压和高压绝缘;调节器根据高压给定信号U*和电压反馈信号U的偏差信号Λ U( △ U = If-U)进行比例一积分(PI)运算输出信号Uc去调节逆变直流-直流变换单元的输出电压的幅值,最终实现输出高压的稳定调节。
[0056]优选的,如图2所示,所述直流-直流变换单元3包括第一驱动脉冲发生器3-1、开关功率管Vl?V2和电感LI?L2,所述第一驱动脉冲发生器3-1的信号输入端与所述调节器6的信号输出端连接,所述第一驱动脉冲发生器3-1的输出端分别与所述开关功率管Vl和开关功率管V2的基极连接,所述开关功率管Vl的集电极与所述低压整流滤波单元2的正输出端连接,所述开关功率管Vl的发射极分别与所述开关功率管V2的集电极和所述电感LI的第一端连接,所述电感LI的第二端作为所述直流-直流变换单元3的正输出端,所述开关功率管V2的发射极分别与所述低压整流滤波单元2的负输出端和所述电感L2的第一端连接,所述电感L2的第二端作为所述直流-直流变换单元3的负输出端,所述直流-直流变换单元3的两输出端分别接至所述逆变单元4的直流两输入端。
[0057]直流-直流变换单元3采用同步Buck电路结构,驱动信号如图3所示,第一驱动脉冲发生器3-1将调节器输出信号Uc转换成PffM信号的占空比,Uc越大,gl越宽,直流-直流变换单元3的输出Ud2越大;开关功率管Vl和开关功率管V2的驱动信号gl、g2为推挽互补关系,但转换过程设置2-3微秒的死区时间,避免开
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