[實用新型]電子束打孔機(jī)加速高壓電源裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920140669.5
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN201380361Y
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莫力林;韋壽祺;黃小東;陸思恒;費翔;郭華艷;羅達(dá)琪;莫遠(yuǎn)林;馬曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林獅達(dá)機(jī)電技術(shù)工程有限公司
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B23K15/08
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 馬 蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電子束打孔設(shè)備，具體為電子束打孔機(jī)加速高壓電源裝置。

背景技術(shù)

電子束打孔過程是基于用高能量密度的電子束來轟擊工件，使其局部熔化和氣化。所產(chǎn)生的氣體毛細(xì)管很容易被電子束穿透，電子束通過工件表面又去轟擊下一層的材料，這種爆炸性的氣化將熔化了的材料在形成的毛細(xì)管周圍排出，從而加工出公差為±5％平均孔徑的精度。與其它工藝(電火花加工EDM、電化學(xué)加工ECM)相比，電子束打孔過程工件和電子束之間可以獨立地自由移動，這使得打孔頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它工藝。電子束慣性很小，沒有磨損，并且能夠與電子控制系統(tǒng)同樣的速度進(jìn)行操作。電子束可以精確地將其能量釋放在金屬表面以下，這使得電子束成為金屬材料打孔的理想手段。而電子束打孔機(jī)是一種綜合了真空物理、電子技術(shù)、電子光學(xué)、高電壓技術(shù)、計算機(jī)和控制技術(shù)等多種技術(shù)的高科技產(chǎn)品。

電子束打孔機(jī)加速高壓電源是決定電子束打孔機(jī)工作性能的關(guān)鍵部件，加速高壓電源紋波越小、響應(yīng)速度越高，電子束打孔機(jī)性能越高。目前電子束打孔機(jī)的加速高壓電源有采用中頻發(fā)電機(jī)組供電方式，也有采用AC→DC→DC→AC→DC電流變換方式，控制方式采用單閉環(huán)控制。存在的缺點是控制系統(tǒng)慣性大，調(diào)節(jié)速度較慢。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電子束打孔機(jī)加速高壓電源裝置，具有控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、輸出加速高壓電源紋波小、效率較高、體積小等特點。

為解決上述問題，本實用新型所設(shè)計的電子束打孔機(jī)加速高壓電源裝置，包括電網(wǎng)濾波器、輸入整流濾波電路單元、逆變器、高頻高壓變壓器、高壓整流濾波電路單元、高壓放電扼流電路單元、高壓取樣電路單元、電子束流取樣電阻、逆變器輸入電流檢測電路單元、逆變器驅(qū)動電路單元和雙閉環(huán)控制單元；電網(wǎng)濾波器的輸入端與三相電網(wǎng)相接，其輸出送入輸入整流濾波電路單元中整流橋的交流輸入側(cè)；輸入整流濾波電路單元輸出的平直的不可控直流電送入逆變器各逆變橋的直流輸入端；逆變器包括至少兩個逆變橋組成，每個逆變橋輸出的脈寬可調(diào)的高頻矩形波交流電送入與逆變橋相數(shù)相同的高頻高壓變壓器的初級繞組；每個高頻高壓變壓器次級繞組輸出的高頻高壓電送入與高頻高壓變壓器相數(shù)相同的高壓整流濾波電路單元中高壓整流橋的交流輸入側(cè)；多個高壓整流橋輸出經(jīng)高壓電容濾波后再串聯(lián)或并聯(lián)輸出，高壓整流濾波電路單元輸出的高壓端接至高壓放電扼流電路單元，低壓端經(jīng)電子束流取樣電阻與大地相接，電子槍的陽極亦與大地相接；高壓放電扼流電路單元的輸出接至電子槍的陰極；高壓取樣電路單元并接于高壓放電扼流電路單元輸出端與大地之間，輸出的高壓取樣信號送入雙閉環(huán)控制單元；逆變器輸入電流檢測電路單元實時檢測逆變器直流輸入電流值，其輸出信號作為逆變器輸入電流取樣信號送入雙閉環(huán)控制單元；雙閉環(huán)控制單元產(chǎn)生控制信號送入逆變器驅(qū)動電路單元的輸入端；逆變器驅(qū)動電路單元產(chǎn)生的驅(qū)動波形經(jīng)隔離放大后分別接至逆變器中各個功率開關(guān)管的控制極，各個功率開關(guān)管的集電極有信號反饋回逆變器驅(qū)動電路單元用于監(jiān)控開關(guān)管工作狀況。

上述方案中，所述雙閉環(huán)控制單元包括高壓給定信號發(fā)生器、電壓環(huán)比較器、高壓調(diào)節(jié)器、電流環(huán)比較器和電流調(diào)節(jié)器；高壓給定信號發(fā)生器的輸出由計算機(jī)或可編程控制器數(shù)字設(shè)定后經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生或由模擬電路產(chǎn)生，高壓給定信號發(fā)生器的輸出信號作為高壓給定信號送入電壓環(huán)比較器；電壓環(huán)比較器同時接收高壓取樣電路單元輸出的高壓取樣信號，將高壓給定信號與高壓取樣信號比較得到的高壓偏差信號送入高壓調(diào)節(jié)器；高壓調(diào)節(jié)器為比例-積分調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，將接收的高壓偏差信號進(jìn)行比例-積分運(yùn)算后輸出逆變器輸入電流給定信號至電流環(huán)比較器；電流環(huán)比較器同時接收逆變器輸入電流檢測電路單元輸出的逆變器輸入電流取樣信號，將逆變器輸入電流給定信號與逆變器輸入電流取樣信號比較得到逆變器輸入電流偏差信號送入電流調(diào)節(jié)器；電流調(diào)節(jié)器為比例-積分調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，將接收的逆變器輸入電流偏差信號進(jìn)行比例-積分運(yùn)算后輸出控制信號至逆變器驅(qū)動電路單元去調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓波的占空比。

所述逆變器至少由兩個逆變橋構(gòu)成，逆變器驅(qū)動電路單元根據(jù)電流調(diào)節(jié)器輸出的控制信號產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波控制各逆變橋輸出的矩形電壓波等寬；逆變器驅(qū)動電路單元還生成逆變器中各功率開關(guān)管的合理的驅(qū)動脈沖信號，控制各逆變橋輸出的電壓波的相序，實現(xiàn)逆變橋輸出的電壓波形呈對稱分布。