來源：今日電子

    引言

    電子束焊機(jī)用高壓電源的高效小型化是電子束焊機(jī)的發(fā)展需要[1]。電子束焊機(jī)從當(dāng)初的試驗(yàn)室應(yīng)用發(fā)展到應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域以來，其高壓電源亦經(jīng)過了近50年的 發(fā)展歷程。從高壓電源的發(fā)展階段看，最初的高壓電源由調(diào)壓器人工開環(huán)控制和調(diào)節(jié)高壓，整流器件為閘流管，這種原始的控制和調(diào)節(jié)僅滿足于試驗(yàn)研究和要求不高 的應(yīng)用場(chǎng)合。體積大、效率低、操作復(fù)雜和可靠性差是該種電源的主要缺點(diǎn)。隨著近代電子技術(shù)及電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，一些先進(jìn)的元器件如晶閘管被成功地應(yīng) 用到高壓電源的設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域。由于電源采用閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了高壓的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，這使電源的穩(wěn)定性、紋波電壓及可靠性等技術(shù)指標(biāo)都得到了顯著的提高， 而高壓電源性能的提高也改善了電子束焊機(jī)的焊接質(zhì)量，促進(jìn)了電子束焊機(jī)的發(fā)展。

    自上世紀(jì)90年代以來，新型電力電子器件（如igbt）、數(shù)字控制技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，更加促進(jìn)了電子束焊機(jī)電源的發(fā)展。西方國(guó)家開 始應(yīng)用現(xiàn)代新技術(shù)和新材料研制電子束焊機(jī)，如比較大型的電子束焊機(jī)及電子束技術(shù)應(yīng)用生產(chǎn)線均采用計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)人工智能化操作和管理。一般小型機(jī)則采用 plc控制，由于plc具有較強(qiáng)的抗干擾能力及控制功能強(qiáng)等特點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束焊機(jī)的可靠控制。

    2　高壓電源的主電路系統(tǒng)和參數(shù)

    高壓電源的系統(tǒng)框圖如圖1所示，其主電路如圖2所示。它主要由以下電路組成。

    2.1　emc濾波電路

    開關(guān)電源工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生傳導(dǎo)噪聲返回到市電網(wǎng)絡(luò)，影響電源控制電路的正常工作，并對(duì)其它的電器設(shè)備產(chǎn)生干擾，因此必須加以克服[2]。本電源采用emc濾波 電路，主要由l和c組成的電源線路濾波器，包括差模抑制和共模抑制電路，能有效抑制差模和共模噪聲。

    2.2　可控整流電路

    可控整流電路由集成一體化智能調(diào)壓模塊組成，電感l(wèi)1和電容c3組成濾波電路以獲得較為平穩(wěn)的直流電壓，rc和rd組成精密的反饋取樣電路，確保輸出電壓在控制電路的作用下保持穩(wěn)定。

    2.3　igbt逆變電路

    逆變電路由半橋電容c、igbt、高壓變壓器、保護(hù)元件等組成。igbt為富士公司的快速系列模塊，其型號(hào)為1mbh600-100。t為高壓變壓器，經(jīng) igbt逆變后的方波電壓經(jīng)高壓變壓器升壓到40kv左右的高頻交流電壓。由于高壓線圈的匝數(shù)較多，在高頻時(shí)，寄生電容和自感會(huì)影響電源的輸出特性 [3]，因此須對(duì)線圈采取靜電屏蔽，另外由于對(duì)地電容的作用，束流取樣電阻上會(huì)疊加一高頻交流信號(hào)[4]，必須采取補(bǔ)償措施加以消除。本電源采用雙屏蔽措 施來消除束流干擾信號(hào)，即在高低壓線圈之間加裝雙層屏蔽，第一層屏蔽接地，第二層接在束流取樣電阻上。vl11、r9、c9、vl21、r19、c19組 成igbt的尖峰電壓吸收電路，確保igbt的安全工作。

    2.4　高壓整流電路

    高壓整流電路由高頻高壓硅堆、高壓濾波電容器、保護(hù)電阻及取樣電路組成。由于經(jīng)高壓變壓器升壓后的電壓具有較高的頻率，所以選用高頻高壓快速整流硅堆以滿 足高頻高壓整流的需要。濾波電容器選用高壓聚苯乙烯電容器，這種電容器具有較小的tgδ及高頻性能，對(duì)電源的輸出特性影響小。為有效地限制短路電流及電源 內(nèi)部過電壓的限流電阻和保護(hù)電阻，均采用具有熱性能穩(wěn)定、自感小、通流容量大，具有較強(qiáng)的耐受過電壓、電流沖擊能力的實(shí)體電阻。取樣電路中的高壓取樣信號(hào) 由精密電阻分壓器獲得，分壓器由精密線繞無感電阻制成，頂部加裝屏蔽電極，保證取樣電壓的穩(wěn)定。電子束流取樣亦通過精密無感線繞電阻制成，兩種取樣電阻均 放在電磁屏蔽盒里，防止干擾信號(hào)進(jìn)入控制電路。

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