基于软开关技术电子束焊机高压电源研究

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1、第50卷第2期电力电子技术Vo1．50．No．22016年2月PowerElectronicsFeb．2016基于软开关技术的电子束焊机高压电源研究王泽庭，刘鹏，樊生文(北方工业大学，电力电子与电气传动工程研究中心，北京100144)摘要：传统电子束焊机高压加速电源采用高频脉宽调制(PWM)硬开关工作方式，电源系统开关损耗大，输出电压纹波大。采用LCC谐振电路作为逆变器拓扑结构，运用脉冲频率调制(PFM)方法及恒导通时间控制方法，克服高频硬开关PWM工作方式的缺点。仿真与实验证明：此方案可以减小系统开关损耗．有效提升电源整机效率，减小输出纹波，提升输出电压的稳定

2、度。关键词：高压电源：电子束焊机：软开关中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)02—0094—03ResearchonHighVoltagePowerSupplyofElectronBeamWeldingBasedonSoft—switchingTechnologyWANGZe-ting，LIUPeng，FANSheng—wen(NoahChinaUniversityofTechnology，PowerElectronics&MotorDrivesEngineeringResearchCenter，Be~iing10014，C

3、hina)Abstract：Traditionalelectronbeamwelderhighvoltageacceleratorpowersupplyadopthigh~equencypulsewidthmodulation(PWM)inve~erhardswitchingtechnology．Thepowersupplysystemexistlargeswitchinglossandlargeout-putripple．TheLCCresonanttopologyandpulse~equencymodulation(PFM)andconstantontime

4、controlmethodareusedtoovercomethedisadvantageofhardswitchingPWMmode．SimulationandexperimentalresultsshowthatthecontrolmethodCallseficiencyreduceswitchingloss．Thiscontrolmethodcanefectivelyimprovethepowereficiencyofthewholemachine，efectivelyreducetheoutputrippleandeffectivelyimproveth

5、estabilityoftheoutputvoltage．Keywords：highvoltagepowersupply；electronbeamwelder；soft—switchingFoundationProject：SupposedbyBeijingCityBoardofEducationTransformationProjects(No．PXM2013-014212—000014)1引言2原理与设计电子束焊机高压加速电源是把电子束焊机阴图1示出电子束焊机高压加速电源结构。Cr，极灯丝溢出的自由电子加速到接近于光速．使电cp为串、并联谐振电容，为串联谐振

6、电感。子轰击焊件表面，使焊件表面迅速熔融，达到焊接目的。在实际的焊接过程中，需要高压加速电源提供稳定的加速电压，以此保持电子的动能恒定，使焊缝平滑，故对高压加速电源提出很高的要求【”。铲裾船母岳Ic”rL1：电子束焊机高压加速电源系统采用LCC串并联谐振电路拓扑结构．充分利用系统中升压变压器寄生参数，提升输出电压的稳定度【。在此通过分析串并联谐振电路的相关特性。建立系统仿真模型分析。研制了一台一60kV／6kW电子束焊图1电子束焊机高压加速电源结构图机高压加速电源样机。Fig．1StructureofHVpowersupplyofelectronbeamweld

7、er其中LCC串并联谐振电路由全桥逆变电路与基金项目：北京市教委成果转化资助项目(PXM2013-0142l2—0oo0l4)谐振腔构成。谐振电路的主要作用是对流过功率定稿日期：2015—05—19管的电流波形进行整形，使其正弦化，实现流过功作者简介：王泽庭(1985一)，男，湖北宜昌人，硕士，讲师，率管的电流自然过零．以此可使功率管实现软开研究方向为高压电源、特种电源。关，有效减少系统的开关噪声，减小系统EMI。94r基于软开关技术的电子束焊机高压电源研究2．1LCC谐振电路开关模态及电压传输特性令n=C,／C．，r=1／、／，品质因数Q=Rd(to,L)，2

8、．1．1LCC谐振电路开