一种10kw／50kv电子束焊机用高压电源

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1、2010年第2期仪表技术·61·一种lOkW／5OkV电子束焊机用高压电源冯德仁，汪维玉，刘洋(1．安徽工业大学，安徽马鞍山243002；2．易事特电源股份有限公司，广东东莞523808)摘要：介绍电子束焊机对高压电源的技术要求，针对高压直流电源存在的问题，研制了一种基于谐振的高频逆变的大功率高压直流电源；从主电路、驱动电路等给出电源的设计过程。最后，给出实验结果，表明研制的电源能够达到lOkW，50kV的输出。关键词：电子柬焊机；高压直流电源；串联谐振；IGBT模块中图分类号：TM46文献标识码：B文章编号：1006—2394(2010)02—006

2、1—0210kW／50kVHighVoltagePowerSupplyforElectronicBeamWelderFENGDe．ren．WANGWei—yu．LIUYang(1．AnhuiUniversityofTechnology，Ma’anshan243002，China；2．GuangdongEastPowerCo．，Ltd，Dongguan523808，China)Abstract：Thehighvoltagepowersupplyforelectronicbeamwelderandtechnicalrequirementsoftheelec

3、tronicbeamweldertothehighvoltagepowerareintroduced．AimingattheproblemofthehighvoltageDCpower，aninversehigh-frequencyhigh-powerDCsupplybasedonresonanceisdesigned．Thedesignprocessisgiveninvolvingthemaincircuitanddrivercircuit．Finally，experimentalresultsshowthatthedesignedpowersupp

4、lycanachievethelOkW／50kVoutput．Keywords：electronicbeamwelder；highvoltageDCpower；serialresonance；IGBTmodule的谐振网络的输入，输入到高频高压变压器原边，经过0弓I言变压器升压和高压硅堆整流之后转换为直流高压，将电子束焊机的工作原理是阴极加热发射的电子在两组直流高压串起来高电位接地，低电位引出负高压经高压电场加速后形成能量密度极高的电子束，当它给电子枪供电。撞击工件，巨大的动能转变为热能使工件熔化，从而实scR相控整流1GBT逆变整流硅堆现对工件的焊接

5、。电子束焊机要求高压电源纹波系数T1T3T52f小于1％，稳定度为正负1％。以前的高压直流几乎都LCL采用中频电机发出的交流电经变压器升压再经过整流得到，体积庞大、性能差、效率低。随着电力电子技术的日益发展，电源小型化和高频化成了电源发展的必ZHT—4—T6Tf2=书c然趋势。本文介绍一种基于谐振的高频逆变的大功率高压直流电源，用于更新电子束焊机以前的高压电源。1高压直流电源的硬件设计1．1主电路结构如图1所示。由电网引入的三相交流电通过交流电抗器(ACL)接三相晶闸管相控整流电路，经母线电图1主电路结构图容滤波输出直流，通过调节相控角的大小来改变输出

6、1．2主电路元件设计直流电压大小。逆变主电路把母线直流电压转换为频串联谐振式开关变换技术是应用谐振的原理，使率19kHz左右的矩形波交流电压，该交流电压作为谐开关器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变振电容Cs与谐振电感Ls(主要是变压器的漏感)组成化。当变换器主开关进行换流时产生谐振，迫使主开收稿日期：2009—10作者简介：冯德仁(1967一)，男，博士后，从事高电压技术研究工作。·62·仪表技术2010年第2期关上的电压或电流变为零，从而为主开关提供一个零一些外围电路组成，如图3所示。电压或零电流的开关环境，如图2所示。一V—VREF—．_1

7、v+VSlSYNCOUTBD3200OSCVCCI4．7．CTGNDEXB841厂1RTOUTA——JDISCHSHDNEXB841取一SRSTCOMP嘲2l104l⋯⋯l4=10FSG3525图2串联谐振变换器的基本结构图3驱动电路串联谐振变换器谐振电容计算如式(1)：Pon2富士公司生产的EXB841驱动集成芯片属高速c=64(1)卵E．型，最高运行频率40kHz，正向和反向的输出栅级电流式中：为开关工作频率，=19kHz；E为回路直流电最大4A，输入输出隔离电压2．5kV，有高隔离能力，能压，E=513V；R．为单个电源测试负载电阻，R。．=驱动

8、300A／1200V的IGBT。本文使用Infineon型号为125k1~；叼为电源效率，叼=