本文關(guān)鍵詞：電子束焊機高壓電源的研究與設(shè)計

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【摘要】：電子束焊機電源系統(tǒng)是電子束焊機焊接設(shè)備的重要組成部分,電源系統(tǒng)包括高壓加速電源、陰極燈絲電源以及柵偏電源。電源系統(tǒng)的主要工作方式是由燈絲電源輸出一個較大的電流,對電子束焊機內(nèi)部的陰極燈絲加熱使之溢出電子；由高壓加速電源輸出一個為負(fù)壓的高電壓,使溢出的電子在高壓電場內(nèi)有一個很高的加速度,使電子得以快速注入工件達(dá)到焊接的目的；柵偏電源的作用則是輸出一個高電壓以調(diào)整溢出電子的偏轉(zhuǎn)角度。 在高頻高壓電源中,升壓變壓器為其核心部分,而由于其工作在高頻情況下,且變壓器匝數(shù)比很大,會呈現(xiàn)出較大的分布參數(shù)如分布電容與漏感,對電源質(zhì)量造成影響。而在本課題所采用的LCC串并聯(lián)諧振式高壓高頻電源中,高壓變壓器不僅承擔(dān)著傳遞能量,隔離升壓的作用,其漏感與寄生電容也直接參與了電路諧振,因而變壓器的參數(shù)特性直接決定了電路的工作狀態(tài)。同時由于變壓器工作在高頻、高壓的情況下,其繞組結(jié)構(gòu)與繞制方法與傳統(tǒng)變壓器相比十分復(fù)雜。 本文基于規(guī)格為-60kV/2kW的高壓電源,對其升壓部分即高壓油箱部分進(jìn)行了理論分析與實際設(shè)計,并實物繞制了一個高壓變壓器,為LCC串并聯(lián)諧振變換器與升壓變壓器一體化設(shè)計提供了硬件平臺。同時,本文采用LLC串并聯(lián)諧振軟開關(guān)技術(shù)對陰極燈絲電源進(jìn)行了改良,提高了工作效率。 高壓電源的硬件部分由前級功率板、輔助電源板、控制板以及后級升壓油箱組成�？刂撇糠种�,以DSP28335為運算處理以及通信聯(lián)接的核心,CPLD主要負(fù)責(zé)信號綜合和保護(hù)信號。高壓油箱部分以非晶材料作為高頻高壓變壓器的鐵芯,采用倍壓整流電路對輸出高壓進(jìn)行進(jìn)一步升壓整流。燈絲電源部分采用SG3525作為控制芯片,采用脈沖頻率調(diào)制(PFM)調(diào)制方式。最后各樣機實驗表明研制的高壓油箱部分能夠滿足實驗指標(biāo)的要求,將逆變器輸出電壓升至期望的標(biāo)準(zhǔn)電壓,且未發(fā)生打火擊穿現(xiàn)象,且與前級功率板聯(lián)合實現(xiàn)了LCC軟開關(guān)諧振。陰極燈絲電源則實現(xiàn)了開關(guān)管的零電壓開關(guān)與零電流開啟,實現(xiàn)了LLC軟開關(guān)諧振,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：高電壓 高頻率 變壓器 寄生電容 燈絲電源
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG439.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1. 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 高頻高壓變壓器的寄生參數(shù)分析9-11
• 1.2.2 逆變電路拓?fù)涞倪x擇11-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 2 電子束焊機高壓電源系統(tǒng)硬件設(shè)計16-21
• 2.1 高壓主回路設(shè)計16-18
• 2.2 輔助電源設(shè)計18-19
• 2.3 燈絲電源設(shè)計19
• 2.4 人機界面設(shè)計19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 3 電子束焊機高壓電源升壓部分的設(shè)計與搭建21-41
• 3.1 高頻高壓變壓器21-30
• 3.1.1 變壓器鐵芯的選取22-23
• 3.1.2 高頻高壓變壓器的設(shè)計與制作23-30
• 3.2 升壓系統(tǒng)平臺搭建30-36
• 3.2.1 倍壓整流電路的設(shè)計30-35
• 3.2.2 高壓油箱整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計35-36
• 3.3 高壓變壓器分布電容的計算36-40
• 3.3.1 靜態(tài)分布電容模型36-37
• 3.3.2 考慮繞組電壓分布的分布電容計算37-39
• 3.3.3 高壓變壓器分布電容的計算39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 燈絲電源軟開關(guān)的實現(xiàn)41-53
• 4.1 LLC串并聯(lián)諧振的工作模態(tài)41-45
• 4.2 參數(shù)設(shè)計及仿真45-49
• 4.2.1 LLC諧振網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計45-49
• 4.2.2 Saber仿真結(jié)果分析49
• 4.3 控制電路設(shè)計49-51
• 4.3.1 SG3525簡介49-50
• 4.3.2 控制電路設(shè)計50-51
• 4.4 燈絲電源控的制方案及實驗結(jié)果分析51-52
• 4.4.1 控制方案51
• 4.4.2 實驗結(jié)果分析51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 電子束焊機高壓電源實驗調(diào)試53-56
• 5.1 實驗平臺的搭建53-54
• 5.2 實驗波形分析54-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 總結(jié)與展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 附錄61-62
• 申請學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-63
• 致謝63

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉軍;LCC-SPRC高壓高頻大功率電除塵電源的理論分析與功率參數(shù)設(shè)計[D];浙江大學(xué);2010年

2 王延安;大功率高頻高壓ESP電源及其監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D];上海交通大學(xué);2010年

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本文編號：627111