一种电子束焊机高压稳压电源控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种电子束焊机高压稳压电源控制装置及方法，包括升压整流滤波电路、SEPIC主电路、双闭环控制电路、输出电路；升压整流滤波电路，用于将三相交流电升压整流滤波后，获得高压电压；SEPIC主电路，用于对所述高压电压进行功率变换，并通过控制开关器件的通断占空比来调整电源输出电压；双闭环控制电路，用于通过电压外环和电流内环构成的双闭环的反馈的实际电压电流值与设定值相比较产生控制信号经过PWM变换器，控制功率器件的占空比，以实现稳定焊接束流；输出电路，用于在输出处获得平稳的低纹波的输出电压。此控制装置不仅控制精度高，而且具有良好的自适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种电子束焊机高压稳压电源控制装置及方法
本专利技术属于电子束设备领域，具体涉及采用SEPIC主电路的电子束焊机高压稳压电源控制装置。
技术介绍
电子束焊接具有功率大、焊接质量高和性价比好等特点，广泛应用于航空航天、国防、原子能等尖端领域。电子束焊机(EBW)高压稳定电源是为电子枪提供加速电压，其性能的好坏直接决定着电子束焊接工艺和焊接质量。开关电源具有高效率、高功率密度、高频化等一系列优点广泛应用于电子束焊机。但由于开关电源自身存在的固有高纹波输出电压，使得其适用范围受到了限制。电子束焊机对电源的输出纹波具有特殊的要求，使电子束焊机开关电源向低纹波化方向发展。现有技术一采用滤波及补偿技术，滤波及补偿技术是开关电源中广泛使用的一种滤波电路。它不仅可以用作频率为50Hz整流的平滑滤波，也常用于高频变换器中的整流滤波环节。大多使用无源的并联电容或串联电感对电路进行滤波。当对输出纹波要求越高时，选用滤滋器的阶数也越高。这种滤波电路对输出纹波只是起到抑制作用，没有真正的消除输出电压或电流的纹波。当要求纹波极低时，须采用相对较大的电感、电容对输出波形进行滤波，使得增加电路体积的同时也使系统的动态响应变差。现有技术二采用高频化技术降低纹波，采用高频化技术降低纹波的方法是通过采用电容电感对输出电压电流的纹波进行抑制。通过将电路的纹波进行叠加，使输出波形相对平稳后采用电容电感进行滤波。这种技术虽然能够降低开关电源输出电压电流纹波和减小电路体积，但同时驱动损耗和开关损耗变大，效率可能变低。>
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种采用SEPIC主电路的电子束焊机高压稳压电源控制装置，该装置对输入电压要求不高，输出平滑的直流电压，通过电感耦合技术可以调节输出电流脉动纹波大小，将输出电流脉动纹波降到最小，理论上可以实现零纹波，操作方便，不需增加其它辅助电路，传输效率高，电源开关的损耗小，采用双闭环的模糊PID控制更具有自适应能力。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现:根据本专利技术的实施例，本专利技术提出了一种SEPIC主电路的电子束焊机高压稳压电源控制装置，该装置包括升压整流滤波电路、SEPIC主电路、双闭环控制电路、输出电路；所述升压整流滤波电路，用于将三相交流电升压整流滤波后，获得高压电压；所述SEPIC主电路，用于对所述高压电压进行功率变换，并通过控制开关器件的通断占空比来调整电源输出电压；所述双闭环控制电路，用于通过电压外环和电流内环构成的双闭环的反馈的实际电压电流值与设定值相比较产生控制信号经过PWM变换器，控制功率器件的占空比，以实现稳定焊接束流；所述输出电路，用于在输出处获得平稳的低纹波的输出电压。其中，所述升压整流滤波电路的输出端与所述SEPIC主电路的输入相连接，SEPIC主电路的控制输入端与双闭环控制电路的输出端相连接，SEPIC主电路的输出端与输出电路的输入端相连接，双闭环控制电路的输入端与输出电路端相连。进一步的，所述SEPIC主电路包括输入电感L1和输出电感L2，电感之间相互耦合，输入电容C1和输出电容C2，输出二极管VD、功率开关管VQ以及逆导二极管Va；输入电感L1与输入电容C1和功率开关管VQ集电极、逆导二极管公共端相连接；输出二极管VD的输入端与输入电容C1输出电感L2的公共端相连接，输出二极管VD的输出端与输出电容C2相连接，输出电容C2为输出电路的输出端，功率开关管VQ的发射极和输出电感L2、输出电容C2相连；功率开关管的栅极为控制输入端，功率开关管的发射极为电流反馈端。进一步的，所述输入电容C1通过功率开关管VQ和输出电感L2形成放电回路，输出二极管VD处于反偏状态，输出电容C2通过R形成放电回路。进一步的，所述双闭环控制电路包括PWM变换器、电流内环PI控制器、电压外环模糊PID控制器、霍尔电流传感器T1、霍尔电流传感器T2、电压采样电路，电压采样电路的输入端与输出电路的输出端连接，电压采样电路的输出端与设定值相比较，得到的误差e作为电压外环模糊PID控制器的输入端，电压外环模糊PID控制器的输出端与霍尔电流传感器T1相比较，得到信号△U1，△U1作为电流内环PI控制器的输入，电流内环PI控制器和霍尔电流传感器T2作为PWM变换器的输入端，PWM变换器的输出端为双闭环控制电路的输出端，霍尔电流传感器T1、霍尔电流传感器T2、电压采样电路的输入端为控制电路的输入端。进一步的，所述功率开关管VQ的发射极与霍尔电流传感器T1连接。进一步的，所述输出电路由过流保护电阻Rx、高压测量电阻R1和R2、扼流电感Lx、续流二极管Vx、负载可变电阻R组成，过流保护电阻Rx的输入端接输出电路的输入端，过流保护电阻Rx输出端与续流二极管Vx、扼流电感Lx和R1连接，扼流电感Lx与续流二极管Vx相并联后与负载可变电阻R连接，R1的另一端与R2连接，R2的另一端与负载可变电阻R连接，过流保护电阻Rx的输入端为输出电路的输入端，负载可变电阻R为输出电路的输出端。根据本专利技术的实施例，本专利技术还提出了一种基于电子束焊机高压稳压电源控制装置的控制方法，所述方法包括：S1.三相交流电通过升压整流滤波后，获得高压电压；S2.高压电压经过SEPIC主电路，通过控制开关器件的通断占空比来调整电源输出电压；S3.在双闭环控制电路中，将检测到的输出电压通过电压采样电路与设定值相比较，得到电压误差传给电压外环模糊PID控制器，电压外环模糊PID控制器与霍尔传感器T1检测信号相比较，得到的误差传电流内环PI控制器，电流内环PI控制器的输出信号作为控制信号经过脉宽调制(PWM)变换器，霍尔传感器T2直接接到脉宽调制(PWM)变换器上来起到过流保护作用，通过控制功率器件的占空比来调整电源输出电压的大小；S4.在输出电容处获得纹波极小输出电压。本专利技术的有益效果，该方法将SEPIC主电路输入电感和输出电感绕在一起，采用耦合电感技术，在不用外加器件的基础上，可以实现开关电源理论的输出零纹波要求；在控制环节双闭环电路理论，电网波动的干扰先经过内环的抑止后再进入外环，对外环参数的影响将有较大的减弱，电流内环采用PI控制改善了系统动态特性，提高了系统的动态响应；通过输出电压实际值与给定值得偏差，对输出电压进行控制，电压外环采用模糊PID控制，采用耦合电感技术，使输出的电压为微纹波甚至零纹波，提高了系统的稳定输出，故应用范围广泛。附图说明图1为本专利技术提出的电子束焊机高压稳压电源控制装置电路结构图。具体实施方式为便于理解，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提出了一种SEPIC主电路的电子束焊机高压稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子束焊机高压稳压电源控制装置，其特征在于，包括升压整流滤波电路、SEPIC主电路、双闭环控制电路、输出电路；/n所述升压整流滤波电路，用于将三相交流电升压整流滤波后，获得高压电压；/n所述SEPIC主电路，用于对所述高压电压进行功率变换，并通过控制开关器件的通断占空比来调整电源输出电压；/n所述双闭环控制电路，用于通过电压外环和电流内环构成的双闭环的反馈的实际电压电流值与设定值相比较产生控制信号经过PWM变换器，控制功率器件的占空比，以实现稳定焊接束流；/n所述输出电路，用于在输出处获得平稳的低纹波的输出电压；/n其中，/n所述升压整流滤波电路的输出端与所述SEPIC主电路的输入相连接，SEPIC主电路的控制输入端与双闭环控制电路的输出端相连接，SEPIC主电路的输出端与输出电路的输入端相连接，双闭环控制电路的输入端与输出电路端相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种电子束焊机高压稳压电源控制装置，其特征在于，包括升压整流滤波电路、SEPIC主电路、双闭环控制电路、输出电路；
所述升压整流滤波电路，用于将三相交流电升压整流滤波后，获得高压电压；
所述SEPIC主电路，用于对所述高压电压进行功率变换，并通过控制开关器件的通断占空比来调整电源输出电压；
所述双闭环控制电路，用于通过电压外环和电流内环构成的双闭环的反馈的实际电压电流值与设定值相比较产生控制信号经过PWM变换器，控制功率器件的占空比，以实现稳定焊接束流；
所述输出电路，用于在输出处获得平稳的低纹波的输出电压；
其中，
所述升压整流滤波电路的输出端与所述SEPIC主电路的输入相连接，SEPIC主电路的控制输入端与双闭环控制电路的输出端相连接，SEPIC主电路的输出端与输出电路的输入端相连接，双闭环控制电路的输入端与输出电路端相连。


2.根据权利要求1所述的电子束焊机高压稳压电源控制装置，其特征在于，所述SEPIC主电路包括输入电感L1和输出电感L2，电感之间相互耦合，输入电容C1和输出电容C2，输出二极管VD、功率开关管VQ以及逆导二极管Va；输入电感L1与输入电容C1和功率开关管VQ集电极、逆导二极管公共端相连接；输出二极管VD的输入端与输入电容C1输出电感L2的公共端相连接，输出二极管VD的输出端与输出电容C2相连接，输出电容C2为输出电路的输出端，功率开关管VQ的发射极和输出电感L2、输出电容C2相连；功率开关管的栅极为控制输入端，功率开关管的发射极为电流反馈端。


3.根据权利要求2所述的电子束焊机高压稳压电源控制装置，其特征在于，所述输入电容C1通过功率开关管VQ和输出电感L2形成放电回路，输出二极管VD处于反偏状态，输出电容C2通过R形成放电回路。


4.根据权利要求3所述的电子束焊机高压稳压电源控制装置，其特征在于，所述双闭环控制电路包括PWM变换器、电流内环PI控制器、电压外环模糊PID控制器、霍尔电流传感器T1、霍尔电流传感器T2、电压采样电路，电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：何欣玥，尹林子，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43