[發明專利]電子束焊機數字化高頻高壓電源裝置及其控制方法

無效

• 申請號: 201110358058.X
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102510228A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 樊生文;王澤庭;李正熙
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/32;B23K15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電子束焊機數字化高頻高壓電源裝置，其特征在于：包括電網濾波器、輸入整流濾波單元、高頻斬波調壓單元、高頻逆變單元、高頻高壓變壓器、高頻整流濾波單元、高壓放電扼流單元、高壓取樣單元、電子束流取樣電阻、信號處理及故障綜合單元、數字控制器、驅動電路單元、人機交互單元；電網濾波器的輸入端與三相電網相接，其輸出送入輸入整流濾波單元中低壓整流器的直流輸入側；輸入整流濾波單元輸出的不可控直流電送入到高頻斬波調壓單元的輸入側，高頻斬波調壓單元將不可控的直流電變成可控的直流電，其輸出送入高頻逆變單元的輸入側；高頻逆變單元輸出的交流電送入高頻高壓變壓器的初級繞組；高頻高壓變壓器的次級輸出的高頻高壓電送入與高頻高壓變壓器相連的高頻整流濾波單元中的高壓整流橋的交流輸入側；高壓整流橋經濾波后輸出，高頻整流濾波單元的高壓輸出端接至高壓放電扼流單元，其低壓端經電子束流取樣電阻與大地以及電子槍的陽極相接；高壓放電扼流單元輸出端接至電子槍的陰極；高壓取樣單元并接于高壓放電扼流單元輸出端和大地之間，輸出的信號作為高壓輸出電壓反饋信號；電子束流取樣電阻輸出的信號作為電子束流反饋信號；高壓輸出電壓反饋信號與電子束流信號均接至信號處理及故障綜合單元的輸入端，信號處理及故障綜合單元完成模擬信號到數字信號的轉換，其輸出端和數字控制器的輸入端相接；在數字控制器中進行數字調節，產生PWM脈沖信號；數字控制器的輸出端輸出的PWM脈沖信號經驅動電路單元隔離放大后接至高頻斬波調壓單元中各個開關功率管的控制極；人機交互單元完成高壓電源參數的設定與存儲，并將電源參數傳至數字控制器。

2.根據權利要求1所述的電子束焊機數字化高頻高壓電源裝置，其特征在于：所述高頻斬波調壓單元包括開關功率管、續流二極管、濾波電感和濾波電容；高頻逆變單元包括H逆變橋，所述H逆變橋由四個開關功率管、四個續流二極管和一個緩沖電路組成。

3.一種如權利要求1所述的電子束焊機數字化高頻高壓電源裝置的控制方法，其特征在于：三相市電經濾波、整流后送入高頻斬波調壓單元，高頻斬波調壓單元將不可控的直流電轉換成可控的直流電，由高頻逆變單元將可控的直流電逆變成高頻交流電，再通過高頻高壓變壓器升壓后整流輸出得到高壓直流電；該高壓電源采用負反饋的控制方式，在數字控制器中完成數字比例-積分調節，產生脈沖寬度變化的PWM脈沖信號，經隔離和放大后去驅動高頻斬波調壓單元中的開關功率管，通過改變所述開關功率管的占空比來控制其輸出電壓平均值，完成高壓電源的閉環控制。

4.根據權利要求3所述的電子束焊機數字化高頻高壓電源裝置的控制方法，其特征在于：該控制方法還包括故障保護方法，在高壓輸出出現過壓、過流故障時，所有功率開關管的PWM脈沖均被封鎖。

5.根據權利要求4所述的電子束焊機數字化高頻高壓電源裝置的控制方法，其特征在于：所述故障保護方法進一步包括，在高壓放電故障達到設定的封鎖時間后，PWM脈沖將自動被解除封鎖，實現高壓自動重啟；當設定時間內高壓故障發生次數超過設定次數則認定為嚴重故障，此時完全封鎖所有PWM脈沖，待故障排除后，再手動重啟高壓電源。

6.根據權利要求3或4或5所述的電子束焊機數字化高頻高壓電源裝置的控制方法，其特征在于：信號處理及故障綜合單元還包括信號處理單元和故障綜合單元，信號處理單元接受來自高壓取樣單元、電子束流取樣電阻、高頻斬波調壓單元、高頻逆變單元的反饋信號，經信號處理單元隔離放大和處理后，經模數轉換器轉化成數字量后送入數字控制器，對高壓電源運行狀態實時監控；故障綜合單元接受來自信號處理單元后的信號與設定的電壓信號進行比較，出現異常時候輸出故障信號直接封鎖PWM脈沖信號，并將故障信號傳至數字控制器，實現高壓電源的多重保護。