[發(fā)明專利]電子束焊機數(shù)字化高頻高壓電源裝置及其控制方法

無效

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• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102510228A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 樊生文;王澤庭;李正熙
• 申請（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子束焊接設備及其控制裝置，具體為電子束焊機數(shù)字化高頻高壓電源方法裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

電子束焊接是一種利用電子束作為熱源的焊接工藝；電子槍中的陰極燈絲加熱到一定的溫度時會逸出電子，電子在高壓電場的作用下被加速，通過電磁透鏡聚焦后形成能量密集度極高的電子束，當電子束轟擊焊接表面時，電子的強大動能瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽菇饘偃廴?，達到焊接的目的。與常用焊接方式相比，電子束焊具有功率密度大、焊縫深寬比大、焊接速度快、熱影響小、焊接變形小、焊縫純度高和可焊材料多等特點。電子束焊機是一種綜合了真空物理、電子技術(shù)、電子光學、高電壓技術(shù)、計算機和控制技術(shù)等多種技術(shù)的高科技產(chǎn)品。目前市場上常用的電子束焊機高壓電源控制方法和裝置主要有以下幾種類型：

(1)工頻交流輸入→變壓器調(diào)壓→工頻變壓器升壓→高壓整流濾波輸出。特點是電網(wǎng)諧波干擾較小，但設備笨重、效率低、系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度慢、調(diào)節(jié)精度差。為早期電子束焊機產(chǎn)品所應用，目前已不采用該種方案。

(2)工頻交流輸入→工頻晶閘管交流調(diào)壓→工頻變壓器升壓→高壓整流濾波輸出。特點是系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度較快、調(diào)節(jié)精度較高，但高壓濾波電容值較大、對電網(wǎng)諧波干擾較大，為電子束爐產(chǎn)品普遍使用，但在電子束產(chǎn)品中逐漸被淘汰。

(3)工頻交流輸入→中頻發(fā)電機調(diào)壓→中頻變壓器升壓→高壓整流濾波輸出。特點是對電網(wǎng)諧波干擾小、調(diào)節(jié)精度較高，但系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度慢、中頻發(fā)電機價格較高、噪聲大。為目前我國電子束焊機產(chǎn)品普遍使用。

(4)工頻交流輸入→工頻變壓器升壓→高壓整流濾波→高壓電子管串聯(lián)調(diào)壓→高壓濾波輸出。特點是高壓濾波電容值較小，對電網(wǎng)諧波干擾小、系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度快、調(diào)節(jié)精度高，但效率低、高壓電子管為特殊器件，制造難度大、設備體積大、制造成本高、在俄羅斯和烏克蘭等國家電子束焊機產(chǎn)品中使用。

(5)工頻交流輸入→工頻整流濾波→高頻逆變調(diào)壓→高頻變壓器升壓→高頻高壓整流濾波輸出。特點是系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度較快、調(diào)節(jié)精度高、設備體積小、制造成本較低，但高頻逆變器及高頻高壓變壓器制造難度大。為目前歐美電子束焊機產(chǎn)品普遍采用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字化的逆變式電子束高頻高壓電源的控制方法及電源裝置。特點是對電網(wǎng)諧波干擾小、系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度快、精度高、輸出高壓紋波小、制造簡單、操作簡單、全數(shù)字等特點。

本發(fā)明的基本構(gòu)思是采用工頻交流輸入→工頻整流濾波→直流斬波調(diào)壓→高頻逆變→高頻高壓變壓器升壓→高頻高壓整流濾波輸出的技術(shù)路線，取高壓輸出端電阻塔分壓信號作為負反饋信號去控制高頻斬波的占空比，實現(xiàn)高壓電源的閉環(huán)控制，使得輸出高壓達到穩(wěn)定調(diào)節(jié)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的電子束焊機數(shù)字化高頻高壓電源的控制方法，包括輸出高壓電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，即電源由三相市電供電，采用AC→DC→DC→AC→DC電流變化方式，中間DC→DC高頻斬波直流調(diào)壓環(huán)節(jié)，DC→AC為高頻逆變環(huán)節(jié)；由高頻高壓變壓器實現(xiàn)能量的傳遞、電壓的升壓以及高壓絕緣；以高壓輸出端電阻塔分壓信號作為負反饋信號去控制高頻斬波的占空比，實現(xiàn)輸出高壓自動穩(wěn)定調(diào)節(jié)。