逆变型电子束焊机高压电源的分析-机械电子工程专业论文.docx

摘要随着大规模集成电子器件的出现以及高频逆变技术的成熟，采用中低频率控制技术的电子束焊机高压电源，己经不能满足生产要求，高频电源技术使高压电源变得体积小、响应快、重量轻、效率高、性能更好。为此本文研究了一种高频逆变型电子束焊机高压电源。首先，介绍了电子束焊机高压电源的行业标准，举例分析了真空电子管调节方式和中频机组调节方式存在的问题。针对中频机组噪音太大，系统响应慢以及真空电子管体积太大、可操作性差和频率过低造成的滤波电路复杂等问题，提出PWM高频逆变高压电源。其次，设计了电容滤波三相桥式整流电路，IGBT逆变电路及直流隔离电路:选择高频变压器的磁芯材料，根据输入输出电压计算相应的变比、原边副边匣数:合理选用高压整流器件，建立高压整流电路:设计了高压电源相关的控制电路如:基准电路，IGBT逆变驱动电路、保护电路等:采用IS0124隔离运算放大器，保证了高压采样反馈信号与输入信号的隔离，解决了输入信号干扰问题:设计了高压放电快速保护软硬件电路，人工智能界面，保证了工作过程的实时监控。最后，应用MATLAB进行建模仿真，并在高压电子束焊机上进行高压电源试验，通过对人工界面和高压采样波形的观察与分析，证明逆变型高压电源的设计是合理的。由于设计采用了高频逆变供电方式，使得高压纹波较工频和中频机组供电方式大为减少，大大提高了高压稳定性和焊缝质量。高压电源加速电压稳定度0.8%、束流稳定度0.64%、重复度等均己达到高压电子束焊机的标准。关键词:电子束焊机:高压电源:高频变压器:逆变:IGBT模块.万方数据I–AbstractWiththeemergenceoflarge-scaleintegratedelectronicdevicesandthetechnicalmaturityofhigh-frequencyinverter,theuseoflow-frequencycontroltechnologyinhighvoltagesourceforelectronicbeamweldinghasbeenunabletomeettherequirementsofproduction.Applicationofhigh-frequencytechnologyismadehighvoltagesourcebecomesmallersize,morequicklyresponsive,lighterweight,higherefficiency,betterperformance.Inthispaper,atypeofhighvoltagesourceofhigh-frequencyinverterforelectronicbeamwelderisresearched.Firstly,industrystandardsofhighvoltagesourceforelectronicbeamweldingisintroduced,meanwhileanalysisoftheproblemexistsinthevacuumtubeandthemediumfrequencyunit.Formediumfrequencyunit,toomuchnoise,respondingtoslow;Forvacuumtube,volumetoolarge, badmaneuverability,aswellasthecomplexityoffiltercircuitcausedbylow-frequency,Inordertosolvetheproblemmentionedabove,thepaperputforwardsahigh-frequencyPWMinverterhighvoltagesource.Secondly,designofathree-phasebridgerectifiercircuitwithcapacitorfilter,IGBTinvertercircuitandtheDCisolationcircuit;Choosinghigh-frequencytransformercorematerial,accordingtotheinputandoutputvoltage,calculatingthecorresponding transformerratioandtheturnsofprimarysideandsecondaryside;Selectingpiecesofhighvoltagerectifierreasonable,settinguphighvoltagerectifiercircuit;Designofrelatedcontrolcircuitforhighvoltagesource,suchas:thebenchmark