150kV∕30kW逆变式电子束焊接高压电源设计

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1、2014年11月第40卷第11期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNovember2014V01．40NO．11150kV／30kW张伟杜慧聪逆变式电子束焊接高压电源设计齐铂金4许海鹰(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)(中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，北京100024)摘要：针对150kV／30kW电子束焊接高压电源高电压、大功率输出的要求，低压电路采用IGBT(InsulatedGateBipolarTrans

2、istor)逆变隔离直流电源与逆变全桥串联的主电路拓扑，高压电路由3组升压变压器与10倍压整流电路的串联结构并联组成；设计了高压采样电路、束流采样电路，以及双闭环控制电路．基于上述技术，实现了150kV／30kW高电压大功率输出．实验结果表明高压加速电源的输出线性度和束流输出线性度较好，同时高压稳定度和束流稳定度均在0．5％左右，能够满足电子束焊接的要求．关键词：电子束焊接；高压电源；逆变；高频变压器；倍压整流中图分类号：TG439．3文献标识码：A文章编号：1001—5965(2014)11—1531-06150kV／30kWinvert

3、erforelectronbeamweldingpowersupplydesignZhangWeiDuHuicongQiBojin+(SchoolOfNechaniealEngineeringandAutomation，BeijingUmversltyofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)XuHaiying(BeijingAeronauticalManufacturingTechnologyResearchInstitute，AviationIndustryCorporationo

4、fChina，Beijing100024，China)Abstract：Withtheconsiderationofcharacteristicsofhighvoltageandhighpoweroutputof150kV／30kWpowersupplyofelectronbeamwelding(EBW)，low—voltagecircuitwasdesignedtobecomposedofinsulatedgatebipolartransistor(IGBT)isolatedDCpowersupplyandfullbridgeinvert

5、erinseries，andhigh—voltagecircuitwasparalleledbythreegroupsofhigh--voltagetransformerwith10timesvoltagedoublingrectifi-·ercircuitinseries．Atthesametime，highvoltagesamplingcircuit，electronbeamcurrentsamplingcircuit，anddualclosed—loopcontrolcircuitwereproposed．Basedontheabov

6、etechnologies，the150kV／30kWelec—tronbeamweldingpowersupplywassuccessfullydeveloped．Experimentalresultsshowthatthelinearityofoutputvoltageandoutputbeamcurrentofhigh—voltageacceleratingpowersupplyisexcellent，thestabilityofoutputvoltageandoutputbeamcurrentofhigh—voltageaccele

7、ratingpowersupplyisabout0．5％．whichcouldsatisfytheEBWrequirements．Keywords：electronbeamwelding(EBW)；high-voltagepowersupply；inverter；highfrequencytrans—former；voltagedoublingrectifier真空电子束焊接技术具有能量密度高、焊缝深宽比大、热影响区小等优点，在航空、航天、兵器和船舶等国防工业及民用工业领域得到了广泛的应用．真空电子束焊接技术的关键在于如何获得稳定的电子束流

8、输出，除了电子枪结构、真空度的影响外，高压电源对束流的稳定度影响尤为显著．针对三极电子枪配套的高压电源，主要包括高压加速电源、灯丝加热电源和栅极偏压控制电源，是电子束焊接的动力装