一種120kV電子束焊機用的高壓直流電源裝置

4電源的控制電路

電源的控制電路如圖3所示，由圖3知，控制電路由反饋信號隔離電路、PI給定調(diào)節(jié)電路、自動重加高壓電路、功率放大電路及其附屬電路等組成，各電路的組成及工作原理如下：

4.1反饋電路

反饋電路由高壓電阻分壓器、信號隔離電路、過壓過流抑制元件等組成。高壓電阻分壓器由2路相互獨立的精密金屬膜電阻制成，1路用來測量高壓，1路提供反饋信號給控制電路用以控制和調(diào)節(jié)高壓。高壓電阻分壓器放置在由有機玻璃制成的支架上，考慮到絕緣和散熱的需要將其放在高壓油箱里，以保證電源工作時電阻值的穩(wěn)定，最終保證取樣信號的穩(wěn)定。高壓電源在工作時，由于電子槍放電或外部其它原因，電源內(nèi)部會產(chǎn)生過電壓，為防止過電壓竄入控制電路損壞低壓電子元器件，在取樣電阻兩端并聯(lián)高壓放電管、壓敏電阻及電容吸收電路，同時取樣電阻都放在電磁屏蔽盒里，能有效地防止各種電磁干擾信號進入控制電路。高壓分壓器的取樣信號在進入控制電路以前還設(shè)置了信號隔離電路使得反饋信號與控制電路相互隔離，并同時轉(zhuǎn)化為標準電平信號給控制電路，以上措施確保了控制電路中的反饋信號的準確性。

圖3高壓電源控制電路電原理圖

4.2PI調(diào)節(jié)電路

PI調(diào)節(jié)電路[4]由運算放大器及外接電阻、電容元件組成，它把給定信號與反饋信號進行比較，其差值經(jīng)放大后給預(yù)放大管，以控制放大管的輸出。在PI調(diào)節(jié)電路中還設(shè)置了調(diào)試給定電路，其目的是為了高壓電源調(diào)試用。在試驗時，給定信號由Rtest供給，調(diào)節(jié)Rp的值，高壓輸出即可由零到額定值調(diào)節(jié)，有利于焊接工藝試驗和高壓電源的參數(shù)調(diào)整。

4.3自動重加高壓電路

自動重加高壓電路的原理是利用三極管的控制原理來實現(xiàn)對高壓的快速截止和導(dǎo)通。它由運算放大器和三極管等電路組成。它的工作原理是當反饋信號超過給定信號時，比例放大器IC2的輸出為高電平，V4導(dǎo)通，IC3輸出低電平，V3導(dǎo)通，V2截止，封鎖PI調(diào)節(jié)器的輸出，從而關(guān)斷高壓調(diào)整管以切斷高壓。反之，當反饋信號小于給定時IC2輸出低電平，V4截止，IC3輸出高電平，V3截止，PI調(diào)節(jié)器正常工作，由于三極管從導(dǎo)通到截止，恢復(fù)時間很快，因此加在電子槍上高壓在控制電路的作用下很快恢復(fù)正常工作狀態(tài)而不停機，確保電子束焊機能夠正常生產(chǎn)。

4.4功率放大電路

功率放大電路由前級預(yù)放管VL33和功率放大管VL32組成，工作過程是V2在負電源的作用下，由PI調(diào)節(jié)器輸入的調(diào)節(jié)量經(jīng)V2放大后送到真空管VL33的控制極，陽極接到輔助電源的正極，陰極接地，控制極電壓越高（負），VL33的陽極對地電壓越高，高壓調(diào)整管VL32的陽極電壓越高，電子槍上的電壓越低，相反時控制電路按以上相反的過程調(diào)節(jié)電子槍上的高壓，最終實現(xiàn)電子槍上高壓的穩(wěn)定。

5高壓電源的技術(shù)指標

高壓電源應(yīng)用到雙金屬鋸帶焊接生產(chǎn)線時，工作穩(wěn)定，通過對電源技術(shù)指標的測量，具體參數(shù)如下：

額定加速電壓：120kV，紋波系數(shù)1％，穩(wěn)定度1％；

額定電子束流：50mA，紋波系數(shù)1％，穩(wěn)定度1％。

電源在電子槍內(nèi)打火時，高壓電源能快速恢復(fù)而不停機。

6結(jié)語

在高壓側(cè)由高壓真空管調(diào)節(jié)高壓直流電源的輸出，其輸出特性好，紋波系數(shù)小，穩(wěn)定度高。由于調(diào)整管隔離濾波電容器，電源在過壓保護停機時，電容器上的能量不會泄放到工件上而導(dǎo)致工件的損壞。經(jīng)在雙金屬鋸帶生產(chǎn)線上的實際運行，電源的各項技術(shù)指標均滿足生產(chǎn)線的工藝要求。