本发明专利技术电子束打孔机加速高压电源的控制方法及电源装置，其电源由三相市电供电，采用ＡＣ→ＤＣ→ＡＣ→ＤＣ电流变换方式，中间ＤＣ→ＡＣ逆变环节为高频逆变，在逆变过程同时实现脉宽调制调压功能；采用双闭环控制方式实现输出高压的稳定调节；逆变器至少由两个逆变桥组成，各逆变桥输出波的相位差呈对称分布，输出波等宽。电源装置包括：电网滤波器、输入整流滤波电路、逆变器、高频高压变压器、高压整流滤波电路、高压放电扼流电路、高压取样电路、电子束流取样电阻、逆变器输入电流检测电路、双闭环控制单元、逆变器驱动电路和故障判别电路等。本发明专利技术具有控制系统调节速度快、抗扰性能强、加速高压电源纹波小、效率高、体积小等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子束打孔设备，具体为电子束打孔机加速高压电源的控制 方法及电源装置。
技术介绍
电子束打孔过程是基于用高能量密度的电子束来轰击工件，使其局部熔 化和气化。所产生的气体毛细管很容易被电子束穿透，电子束通过工件表面 又去轰击下一层的材料，这种爆炸性的气化将熔化了的材料在形成的毛细管周围排出，从而加工出公差为±5%平均孔径的精度。与其它工艺(电火花加 工EDM、电化学加工ECM)相比，电子束打孔过程工件和电子束之间可以独 立地自由移动，这使得打孔频率远远高于其它工艺。电子束惯性很小，没有 磨损，并且能够与电子控制系统同样的速度进行操作。电子束可以精确地将 其能量释放在金属表面以下，这使得电子束成为金属材料打孔的理想手段。 而电子束打孔机是一种综合了真空物理、电子技术、电子光学、高电压技术、 计算机和控制技术等多种技术的高科技产品。电子束打孔机加速高压电源是决定电子束打孔机工作性能的关键部件， 加速高压电源纹波越小、响应速度越高，电子束打孔机性能越高。目前电子 束打孔机的加速高压电源有采用中频发电机组供电方式，也有采用 AC—DC—DC—AC—DC电流变换方式，控制方式采用单闭环控制。存在的 缺点是控制系统惯性大，调节速度较慢。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电子束打孔机加速高压电源的控 制方法及电源装置，具有控制系统调节速度快、抗干扰能力强、输出加速高 压电源纹波小、效率较高、体积小等特点。本专利技术的基本构思是电子束打孔机加速高压电源采用双闭环控制结构， 内环为电流环，外环为电压环。加速高压电源由三相市电供电，采用 AC—DC—AC—DC电流变换方式，中间DC—AC高频逆变环节以脉宽调制 的方式调节逆变器输出电压。为了实现上述目的，本专利技术所设计的电子束打孔机加速高压电源的控制 方法，所述电源采用工频交流输入一低压整流滤波一高频逆变及脉宽调制调 压一高频隔离变压器升压一高压整流滤波的电流变换方式，在高频逆变的同 时进行脉宽调制调节逆变器输出电压。电压环以高压取样信号作为负反馈信 号，电流环以逆变器输入电流取样信号作为负反馈信号，电压环的调节器和电流环的调节器串级联接后去控制逆变波形的脉宽，进行自动调压，使电子 束打孔机加速高压电源输出电压值保持稳定。在上述方案中，加速高压电源输出电压自动稳定调节的具体方法是将高 压给定信号发生器产生的高压给定信号与高压取样信号比较得到高压偏差信 号，高压偏差信号送入高压调节器进行比例一积分运算后输出逆变器输入电 流给定信号；逆变器输入电流给定信号与逆变器输入电流取样信号比较得到 逆变器输入电流偏差信号，逆变器输入电流偏差信号送入电流调节器进行比 例一积分运算后输出一控制信号，用电流调节器输出的控制信号送入逆变器 驱动电路单元去调节逆变器输出电压波的占空比。所述逆变器至少由两个逆变桥构成。本方案还包括高频逆变波形的控制， 其具体方法是逆变器驱动电路单元根据电流调节器输出的控制信号产生的脉 宽调制(PWM)波控制各逆变桥输出的矩形电压波等宽；逆变器驱动电路单 元还生成逆变器中各功率开关管的合理的驱动脉冲信号，控制各逆变桥输出 的矩形电压波的相位呈对称分布。每桥臂的上半桥功率管的驱动信号为方波， 下半桥功率管的驱动信号为上半桥功率管的方波驱动信号反相后和逆变脉宽 调制(PWM)波进行"与"逻辑运算得到的波形。本专利技术电子束打孔机加速高压电源的控制方法还包括有故障保护控制， 即对加速电源控制过程中的高压取样信号、电子束流取样信号、逆变器输入 电流取样信号和逆变器各开关功率管工作状态信号进行故障判别，上述任一 故障产生，立即封锁高压调节器和电流调节器的输出，同时封锁逆变器的驱 动脉冲，并通过电子束打孔机总控单元实现加速高压电源的多重保护及整机 逻辑连锁控制。根据上述方法所设计的电子束打孔机加速高压电源装置，包括电网滤波 器、输入整流滤波电路单元、逆变器、高频高压变压器、高压整流滤波电路 单元、高压放电扼流电路单元、高压取样电路单元、电子束流取样电阻、逆变器输入电流检测电路单元、逆变器驱动电路单元和双闭环控制单元；电网 滤波器的输入端与三相电网相接，其输出送入输入整流滤波电路单元中整流 桥的交流输入侧；输入整流滤波电路单元输出的平直的不可控直流电送入逆 变器各逆变桥的直流输入端；逆变器包括至少两个逆变桥组成，每个逆变桥 输出的脉宽可调的高频矩形波交流电送入与逆变桥相数相同的高频高压变压 器的初级绕组；每个高频高压变压器次级绕组输出的高频高压电送入与高频 高压变压器相数相同的高压整流滤波电路单元中高压整流桥的交流输入侧； 多个高压整流桥输出经高压电容滤波后再串联或并联输出，高压整流滤波电 路单元输出的高压端接至高压放电扼流电路单元，低压端经电子束流取样电 阻与大地相接，电子枪的阳极亦与大地相接；高压放电扼流电路单元的输出 接至电子枪的阴极；高压取样电路单元并接于高压放电扼流电路单元输出端 与大地之间，输出的高压取样信号送入双闭环控制单元；逆变器输入电流检 测电路单元实时检测逆变器直流输入电流值，其输出信号作为逆变器输入电流取样信号送入双闭环控制单元；双闭环控制单元产生控制信号送入逆变器 驱动电路单元的输入端；逆变器驱动电路单元产生的驱动波形经隔离放大后 分别接至逆变器中各个功率开关管的控制极，各个功率开关管的集电极有信 号反馈回逆变器驱动电路单元用于监控开关管工作状况。上述方案中，所述双闭环控制单元包括高压给定信号发生器、电压环比 较器、高压调节器、电流环比较器和电流调节器；高压给定信号发生器的输 出由计算机或可编程控制器数字设定后经数模转换产生或由模拟电路产生， 高压给定信号发生器的输出信号作为高压给定信号送入电压环比较器；电压 环比较器同时接收高压取样电路单元输出的高压取样信号，将高压给定信号 与高压取样信号比较得到的高压偏差信号送入高压调节器；高压调节器为比 例一积分调节器结构，将接收的高压偏差信号进行比例一积分运算后输出逆 变器输入电流给定信号至电流环比较器；电流环比较器同时接收逆变器输入 电流检测电路单元输出的逆变器输入电流取样信号，将逆变器输入电流给定 信号与逆变器输入电流取样信号比较得到逆变器输入电流偏差信号送入电流 调节器；电流调节器为比例一积分调节器结构，将接收的逆变器输入电流偏 差信号进行比例一积分运算后输出控制信号至逆变器驱动电路单元去调节逆 变器输出电压波的占空比。所述逆变器(3)由A、 B两个H型逆变桥构成，逆变器驱动电路单元(15) 根据电流调节器(14)输出的控制信号产生的脉宽调制波控制A、 B两逆变桥 输出的矩形电压波等宽；逆变器驱动电路单元(14)还产出逆变器(3)中各 功率开关管的合理的驱动脉冲信号，控制A、 B两逆变桥输出的矩形电压波的 相位相差90 波形呈对称分布。上述方案中，所述电子束打孔机加速高压电源装置还包括有故障判别电 路单元，该故障判别电路单元接受来自高压取样电路单元、电子束取样电阻、 逆变器输入电流检测电路单元和逆变器驱动电路单元的信号，对高压电源运 行状态实时监控，上述任一信号出现异常时故障判别电路单元输出信号有效， 该输出信号分四路输出， 一路送入高压调节器用于封锁电压调节器的输出； 一路送入电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
电子束打孔机加速高压电源的控制方法，其特征在于：所述电源采用工频交流输入→低压整流滤波→高频逆变及脉宽调制调压→高频变压器升压→高压整流滤波的电流变换方式输出，采用双闭环控制方式实现输出高压自动稳定调节。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：莫力林，韦寿祺，黄小东，陆思恒，费翔，郭华艳，罗达琪，莫远林，马晓东，
申请(专利权)人：桂林狮达机电技术工程有限公司，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]
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