一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统技术方案

本实用新型专利技术属于电源设备技术领域，公开了一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统，设置有在电子枪中形成一个稳定高压静电场，将灯丝发出的电子加速，使所述电子达到光速或接近光速的高压电源系统；输出连续可调的电压，调节电子束束流大小的偏压电源系统；对电子枪灯丝的加热，使电子枪灯丝受热后发射电子，使灯丝加热电源的输出电压达到溢出电子，间接的调节电子束流大小的灯丝电源系统；高压电源系统、偏压电源系统和灯丝电源系统通过输出的公共端连接在一起。本实用新型专利技术减少了开关损耗，降低了电源系统体积和重量，满足了用于钢轨焊接的电子束焊接的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统
本技术属于电源设备
，尤其涉及一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统。
技术介绍
目前，电子束焊接技术是一种非接触加工的高能束流加工技术。它利用经高压静电场和电磁场加速与会聚的高能量电子流作为热源，对工件或材料实施各种特殊的加工。由于电子束焊接具有焊接能量密度高、焊缝深宽比大、焊接效率高、焊缝不易氧化等优点，电子束焊接技术应用广泛。通过前期的一些研究，使用电子束焊机对钢轨进行焊接，电子束焊接用于钢轨焊接可获得不低于母材性能的优质焊接接头，并有望从根本上解决现有钢轨焊接方法所存在的问题，实现钢轨的高效、优质和绿色焊接。电源系统作为电子束焊机的重要组成部分，主要是为电子枪的工作提供能源，对焊接的质量起着决定性的作用。设计一套稳定可靠的电源系统对整套电子束焊机的稳定工作具有十分重要的意义综上所述，现有技术存在的问题是：现有钢轨焊接用电子束焊机电源系统不能减少功率管在高速开通、关断下产生的谐波，造成开关损耗量大；而且现有技术的电源系统体积和重量笨重。不能满足用于钢轨焊接的电子束焊接的需要。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统。本技术是这样实现的，一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统，其特征在于，所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统包括：在电子枪中形成一个稳定高压静电场，将灯丝发出的电子加速，使所述电子达到光速或接近光速的高压电源系统；输出连续可调的电压，调节电子束束流大小的偏压电源系统；对电子枪灯丝的加热，使电子枪灯丝受热后发射电子，使灯丝加热电源的输出电压达到溢出电子，间接的调节电子束流大小的灯丝电源系统；所述高压电源系统、偏压电源系统和灯丝电源系统通过输出的公共端连接在一起。进一步，所述输出的公共端为负70kV的公共端。进一步，所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统具体包括：EMC滤波器、整流电路、BUCK电路、逆变电路、LC谐振电路、高压变压器、高压整流滤波电路并通过板线依次连接。进一步，所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统还包括偏压变压器、灯丝变压器、故障综合处理电路、PWM驱动保护电路、控制电路；所述偏压变压器、灯丝变压器均通过板线连接LC谐振电路、高压整流滤波电路；其中，整流电路为桥式不可控整流电路。逆变电路为桥式逆变电路。LC谐振电路为LC谐振变换器。所述故障综合处理电路通过板线分别连接PWM驱动保护电路、控制电路；所述控制电路通过板线还连接PWM驱动保护电路。进一步，所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统还包括电子枪，所述电子枪通过板线连接高压整流滤波电路。所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统还包括工业计算机；所述工业计算机通过信号线连接控制电路。进一步，所述整流电路、BUCK电路、逆变电路、LC谐振电路均为三套。本技术的优点及积极效果为：本技术对钢轨焊接用电子束焊机的电源系统组成进行了分析。采用软开关技术减少了功率管在高速开通、关断下产生的谐波，减少了开关损耗，降低了电源系统体积和重量。对电源系统的主要部件进行了选型设计，搭建了试验电路，编制了控制软件，通过对原理样机的调试，获得了试验参数，验证了设计的合理性，满足了用于钢轨焊接的电子束焊接的需要。附图说明图1是本技术实施例提供的高压电源系统电路图。图2是本技术实施例提供的灯丝电源系统电路图。图3是本技术实施例提供的偏压电源系统电路图。图4是本技术实施例提供的钢轨焊接用电子束焊机电源系统框图。图中：1、EMC滤波器；2、整流电路；3、BUCK电路；4、逆变电路；5、LC谐振电路；6、高压变压器；7、高压整流滤波电路；8、故障综合处理电路；9、PWM驱动保护电路；10、控制电路；11、电子枪；12、工业计算机。图5是本技术实施例提供的LC谐振变换器全桥电路的简化示意图。图6是本技术实施例提供的控制电路中断流程图。具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。下面结合附图对本技术的结构作详细的描述。如图1至图4所示，本技术实施例提供的钢轨焊接用电子束焊机电源系统包括：在电子枪中形成一个稳定高压静电场，将灯丝发出的电子加速，使所述电子达到光速或接近光速的高压电源系统；输出连续可调的电压，调节电子束束流大小的偏压电源系统；对电子枪灯丝的加热，使电子枪灯丝受热后发射电子，使灯丝加热电源的输出电压达到溢出电子，间接的调节电子束流大小的灯丝电源系统；所述高压电源系统、偏压电源系统和灯丝电源系统通过输出的公共端连接在一起。所述输出的公共端为负70kV的公共端。所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统具体包括：EMC滤波器1、整流电路2、BUCK电路3、逆变电路4、LC谐振电路5、高压变压器6、高压整流滤波电路7并通过板线依次连接。所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统还包括偏压变压器、灯丝变压器、故障综合处理电路8、PWM驱动保护电路9、控制电路10；所述偏压变压器、灯丝变压器均通过板线连接LC谐振电路、高压整流滤波电路；其中，整流电路为桥式不可控整流电路。逆变电路为桥式逆变电路。LC谐振点路为LC谐振变换器。所述故障综合处理电路8通过板线分别连接PWM驱动保护电路9、控制电路10；所述控制电路10通过板线还连接PWM驱动保护电路9。所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统还包括电子枪11，所述电子枪通过板线连接高压整流滤波电路。所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统还包括工业计算机12；所述工业计算机通过信号线连接控制电路。所述整流电路2、BUCK电路3、逆变电路4、LC谐振电路5均为三套。下面结合电路原理对本技术作进一步描述。本技术的高压电源系统、偏压电源系统和灯丝电源系统的输出有一个负70kV的公共端，将三个电源连接在了一起。电子束高压加速电源用于在电子枪中形成一个稳定高压静电场，将灯丝发出的电子加速，使其达到光速或接近光速；灯丝加热电源主要用于对电子枪灯丝的加热，使其受热后发射电子，控制灯丝加热电源的输出电压可达到控制溢出电子的目的，从而间接的控制电子束流大小；偏压电源在一定范围内输出连续可调的电压，从而精确的调节电子束束流大小。电源系统的主电路由EMC滤波器、桥式不可控整流电路、BUCK电路、桥式逆变电路、LC谐振变换器、高压变压器、高压整流滤波电路等组成。高压电源的电能变换过程如下：380V的三相交流电压通过EMC滤波电路进行滤波处理；通过整流滤波电路将它变为稳定的直流电压；通过BUCK电路进行直流母线电压的调节；通过全桥逆变电路实现直流电压到高频的交流电压的转换；再通过LC谐振电路对电压进行分压；最后通过高频高压变压器进行升压，经过高压高频整流、滤波输出高压直流电提供给电子枪。灯丝电源和偏压电源的电能变换过程和高压电源类似。工业计算机根据焊接工艺的需要给出具体控制信号，控制电路接收到控制指令后通过驱动保护电路实现对IGBT开关频率和开通占空比的控制，最终实现对加载到电子枪上的电能的控制。故障综合处理电路通过对反馈信号的实时监测实现电源系统的保护和故障处理。下面结合LC谐振变换器的工作原理对本技术作进一步描述。为了提高电源的工作效率，减小电源的体积和重量，使IGBT工作在软开关状态，从而引入了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统，其特征在于，所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统包括：在电子枪中形成一个稳定高压静电场，将灯丝发出的电子加速，使所述电子达到光速或接近光速的高压电源系统；输出连续可调的电压，调节电子束束流大小的偏压电源系统；对电子枪灯丝的加热，使电子枪灯丝受热后发射电子，使灯丝加热电源的输出电压达到溢出电子，间接的调节电子束流大小的灯丝电源系统；所述高压电源系统、偏压电源系统和灯丝电源系统通过输出的公共端连接在一起。

【技术特征摘要】
1.一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统，其特征在于，所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统包括：在电子枪中形成一个稳定高压静电场，将灯丝发出的电子加速，使所述电子达到光速或接近光速的高压电源系统；输出连续可调的电压，调节电子束束流大小的偏压电源系统；对电子枪灯丝的加热，使电子枪灯丝受热后发射电子，使灯丝加热电源的输出电压达到溢出电子，间接的调节电子束流大小的灯丝电源系统；所述高压电源系统、偏压电源系统和灯丝电源系统通过输出的公共端连接在一起。2.如权利要求1所述的钢轨焊接用电子束焊机电源系统，其特征在于，所述输出的公共端为负70kV的公共端。3.如权利要求1所述的钢轨焊接用电子束焊机电源系统，其特征在于，所述钢轨焊接用电子束焊机电源系统具体包括：EMC滤波器、整流电路、BUCK电路、逆变电路、LC谐振电路、高压变压器、高压整流滤波电路并通过板线依次连接。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王保民，杨喆，车军，李刚，刘潇潇，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62