[發明專利]一種電子束加速電源裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201410267554.8
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104052252B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 韋壽祺;李雪嬌;莫金海;陳敘;黎明;崔九喜
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H02M1/14
• 分類號: H02M1/14;H02M3/156;H02M1/32;H02M7/5387
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及電子束加工設備技術領域，特別涉及一種電子束加速電源裝置及控制方法。

背景技術

電子束加工設備的應用越來越廣泛，而電子束精密加工設備對其加速電源的要求越來越高，一方面對加速電壓穩定度要求更高，另一方面對輸出電壓波形的峰峰值要求更小，如第四代光源用電子槍加速電源的加速電壓達500kV、峰峰值小于0.05％。對于如此苛刻的要求，目前常規的高壓電源是達不到的，瓶頸在于紋波指標的峰峰值，直流高壓電源都是經交流升壓再整流濾波獲得，紋波除了正常整流波形的紋波外，高壓換流過程會產生尖峰脈沖電壓，高壓整流過程交流側電感的作用又使得直流輸出波形產生凹陷，從而形成更大的紋波。高壓濾波電感和電容由于存在寄生參數，對消除尖峰和凹陷電壓的能力大為降低。另外高壓電源工作電流一般較小，電感對正常紋波的濾波作用不大，高壓電容器的電容值又較小，所有這些因數對降低輸出電壓的紋波都不利。為了提高加速電源的精度，須從電源的結構和控制方法上加以改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能抑制高壓整流常規紋波及凹陷電壓、抑制尖峰脈沖電壓、提高輸出電壓穩態精度和動態調節速度的電子束加速電源裝置及控制方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種電子束加速電源控制方法，采用雙重閉環穩壓控制方法，前級穩壓系統采用了DC-DC變換器調壓、三相矩形波逆變器逆變、多相矩形波高壓交流電整流濾波、高壓穩壓元件輸出端并聯穩壓、輸出高壓和穩壓元件電流的取樣信號綜合反饋及低壓供電直流前饋補償抑制紋波，后級穩壓系統采用了串聯高壓電子管調整、輸出電壓取樣信號負反饋控制、取樣元件和調節器恒溫處理提高輸出電壓穩態精度和動態調節速度，包括如下步驟：

步驟1：低壓整流濾波單元輸入電網電源，并向DC-DC變換器輸出平直的不可控直流電，電壓檢測器檢測該平直的不可控直流電電壓，并向DC-DC變換器輸出該平直的不可控直流電電壓值的信號u_g；

步驟2：DC-DC變換器分別接收電壓檢測器的電壓檢測信號u_g、給定信號發生器發出的前級高壓U_a的給定信號光纖接收器發出的前級高壓U_a的反饋信號u_a和流經前級高壓電源壓敏電阻Ry501電流I_y的反饋信號u_y，通過內部調節將低壓整流濾波單元輸出的不可控的直流電變成可控的直流電，向三相矩形波逆變器傳輸該可控的直流電；DC-DC變換器與故障綜合器雙向傳輸故障信號e_b；

步驟3：電流檢測器檢測DC-DC變換器向三相矩形波逆變器傳輸的可控直流電的電流值，向故障綜合器輸出該可控直流電的電流值的檢測信號u_i；

步驟4：三相矩形波逆變器將直流電轉變成三相矩形波交流電，并將三相矩形波交流電傳輸給高壓油箱，三相矩形波逆變器與故障綜合器雙向傳輸故障信號e_i；

步驟5：高壓油箱對三相矩形波交流電進行升壓、整流、濾波和穩壓得到前級高壓電源，前級高壓電源向后級高壓調節器傳輸直流電，前級高壓電源的前級高壓U_a的取樣信號u'_a和流經前級高壓電源壓敏電阻Ry501電流I_y的取樣信號u'_y被轉換成光信號，并通過光纖向光纖接收器發送光信號；

步驟6：后級電壓調節器對前級高壓電源進行電壓調節，向電子槍輸出恒定高壓。精密電阻R601與精密電阻R602串聯分壓組成輸出直流高壓的取樣電路，精密電阻R602上的電壓信號u_e即為輸出直流高壓的取樣信號，以運算放大器IC601為核心組成后級電壓調節器，對輸出電壓給定信號取樣信號u_e進行比較和PI運算，然后輸出控制信號u_p，由u_p去調節高壓油箱中高壓電子管V501的導通狀態。

所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1：前級電壓調節器接收給定信號和反饋信號u_a、u_y，進行給定與反饋比較運算得到偏差信號再經PID(比例積分微分)或PI(比例積分)或P(比例)運算輸出控制信號送入電網波動抑制器；

步驟2.2：電網波動抑制器接收前級電壓調節器的輸出信號和電壓檢測器的輸出信號u_g，進行比較和比例放大處理后向調節功率管驅動器輸出控制信號u_c；