逆变型电子束焊机高压电源的研究

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,已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、原边副边匝数;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%、重复度等均已达到高压电子束焊机的标准。

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第一章 概述

§1.1 电子束焊机概述

§1.2 电子束焊机高压电源发展现状

§1.3 论文的研究意义及主要研究工作

第二章 电子束焊机高压电源分析与设计

§2.1 电子束焊机高压电源分类

§2.2 电子束焊机高压电源分析

§2.3 逆变型电子束焊机高压电源的建立

§2.4 本章小结

第三章 逆变型高压电源主电路设计

§3.1 电容滤波的三相整流电路

§3.2 IGBT逆变电路的设计

§3.3 电子束焊机高频变压器的设计

§3.4 高压整流滤波电路的设计

§3.5 本章小结

第四章 逆变驱动电路及相关辅助电路的软硬件设计

§4.1 辅助电路的硬件设计

§4.2 IGBT驱动电路的设计

§4.3 人机对话的实现

§4.4 高压电源稳定运行的软件设计

§4.5 本章小结

第五章 高压电源仿真分析及试验

§5.1 MATLAB软件介绍

§5.2 高压电源的仿真

§5.3 逆变型高压电源试验

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果