电子束焊机用高压直流电源的研究.pdf

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1、第45卷第1O期电力电子技术V01．45，No．102011年10月PowerElectronicsOctober2011电子束焊机用高压直流电源的研究罗进，冯德仁，黄锐，杨涛(1．安徽工业大学，安徽马鞍山243002；2．中国科学技术大学国家同步辐射实验室．安徽合肥230015)摘要：这里给出电子束在束腔内的运动方程并得出解，分析了其运动时的发散情况与加速电压性能间的关系。针对国内应用于电子束焊机的高压直流电源的发展现状，研制了一台基于串联谐振变换技术和多模块串联叠加技术的大功率高频高压直流电源的工程样机，此样机实现了输出电压连续可调和稳定的过流过压保护．以及开关管IGBT

2、工作在软开关状态，有效减小了开关损耗和电磁干扰(EMI)，并且利用其固有的特性阻抗．提高了抗短路能力。实验结果表明，所研制的电源能达到80kV／15kW输出，其性能满足电子束焊接装置的要求。关键词：电源；电子束焊机；串联谐振；线性叠加中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000一lOOX(2011)10—0001—03ResearchofHigh—voltageDCPowerSupplyAppliedinElectronicBeamWelderLU0Jin，FENGDe—ren一，HUANGRui。YANGTao'(1．AnhuiUniversityofTechnol

3、ogy，Moanshan243002，China)Abstract：Thesolutionofelectronbeammotionequationintheweldingequipmentispresented，andtheinfluencesonthebeamspotdiameterbythecapabilityofpowersupplyareanalyzed．AnalysingthedevelopmentsituationofDChigh．voltage，whichmakeapplicationfortheelectronbeamwelderinthedomestic．A

4、DChigh—power，high—frequencyandhigh-voltageengineeringprototypemachinewhichbasedonseries—resonanttransformstechniqueandmulti．modulesse．riessuperpositiontechniqueisdeveloped．Thisprototypereatizesthecontinuousadjustableoutputvoltage，stableover—voltageprotectionandover·currentprotection，aswella

5、stheswitchtubeIGBTworkinthesoftswitchstate，thuscanefectivelyreduceswitchlossandelectromagneticinterference(EMI)，andmakeuseofitsinherentimpedancecharac-teristictoimprovethecapabilityofanti—short-circuit．Theexperimentalresultshowsthatthedevelopedpowercanput80kV／15kW，andalsosatisfytherequireme

6、ntsoftheelectronbeamweldingdevice．Keywords：powersupply；electronicbeamwelder；series—resonant；linearsuperimposition1引言串联谐振变换技术和多模块串联叠加技术的大功率高压直流电源，用于取代电子束焊接现用的中电子束焊接技术作为高能束流加工技术的一频高压直流电源。种，具有能量密度高、焊接深度大、焊接变形小、可控精度高、真空环境下焊缝纯净等突出优点．在航2加速电源对束流运动的影响空、航天、核工业等领域得到了广泛应用【1．。高压由于所有电源都存在一定范围的稳定度和纹直流电源主

7、要为电子束提供加速电压。其性能的波。可能对电子束焊接质量产生影响．因此先讨论好坏直接决定电子束焊接的质量。我国电子束焊束流在加速电场中的运动。假定加速电场为：接设备制造技术起步较晚，目前主要产品仍使用E=Eoz，则单粒子的运动方程为dp／dt=qE，不考虑中频发电机供电技术。该技术虽然相比于工频技空间电荷效应，p=0，p，=0，=g。由于粒子加速术有纹波成分小、维护方便等优点，但相比于高频能量较大，为80keV，而电子静态能量为511keY，技术有纹波成分大、噪声高、体积大、效率低、成本因此需要考虑相对