电子束焊接设备高压电源关键技术研究

论文摘要

随着电力电子器件和开关电源高频化的发展,高频化的电子束焊接设备高压电源因具有调节速度快、纹波小、体积小、噪音小等优点而逐步取代了传统应用的中频发电机配套升压变压器的中频电子束焊机高压电源,但是电源高频化的发展为变压器的设计带来了困难。电子束焊接设备高压电源主电路拓扑结构的选择是电源功能实现的先决条件,为此,本文详细分析和对比了多脉波整流与倍压整流的优缺点,并根据倍压整流的特点提出了一种利用多元化变压器模式和二倍压整流电路,用来降低变压器变比,从而降低变压器分布参数。高频高压变压器的优劣是决定高压电源性能稳定性的基础。为此,本文结合高频高压变压器设计中涉及的分布参数、绝缘水平、绕组线圈、磁芯材料等相关因素,详细讲述了高频高压变压器设计过程中需要注意的细节。磁芯材料和大小的选择关系到变压器功率输出,变压器分布参数对电源系统稳定性的影响,以上因素在本文中都做了详细论述。本文详细介绍了主变压器、灯丝变压器、偏压变压器的设计原则和设计方法,详尽给出了三套变压器的设计步骤,并对三套变压器所需电路和各采样电路进行了设计。对高压油箱内部结构进行了设计,统筹考虑了绝缘要求、电磁干扰等因素,最后在以上设计的基础上试制了一套高压油箱并进行了实验,结果表明高压油箱基本上满足了电子束焊机逆变电源需要的性能指标和实际电子束焊接工艺的需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 电子束焊机工作原理与特点
• 1.3.1 电子束焊接工作原理
• 1.3.2 电子束焊接的特点
• 1.4 电子束焊接技术的产生及国内外应用和发展趋势
• 1.4.1 电子束焊接技术的产生
• 1.4.2 国外电子束焊接技术应用的发展阶段及现状
• 1.4.3 国内电子束焊接技术应用和发展现状
• 1.4.4 电子束焊接技术的发展趋势
• 1.5 电子束焊接设备高频高压电源工作原理
• 1.6 课题研究的内容
• 2 电子束焊接设备高压电源主电路拓扑结构的研究
• 2.1 引言
• 2.2 多脉波整流电路在高压电源应用的研究
• 2.2.1 多脉波整流电路原理
• 2.2.2 多脉波整流输出电压纹波因素和谐波分析
• 2.2.3 12脉波整流电路在电子束焊机高压电源的应用
• 2.3 倍压整流在高压电源应用的研究
• 2.3.1 倍压整流电路原理
• 2.3.2 多倍压整流电路特性分析
• 2.3.3 倍压整流电路滤波电容和二极管选取原则
• 2.4 本章小结
• 3 高频高压变压器对高压电源系统影响的研究
• 3.1 高频高压特性对分布参数的影响
• 3.2 高频高压特性对绝缘要求的影响
• 3.2.1 设计高频高压变压器时绝缘材料选择的原则
• 3.2.2 设计高压油箱时绝缘材料选用的原则
• 3.3 高频高压特性对绕组线圈的影响
• 3.4 高频高压特性对磁芯材料的影响
• 3.5 本章小结
• 4 电子束焊接设备高压电源主回路设计及各变压器设计
• 4.1 引言
• 4.2 电子束焊接设备高压电源主回路拓扑的确定
• 4.3 变压器的设计
• 4.3.1 主变压器的设计
• 4.3.2 偏压变压器的设计
• 4.3.3 灯丝变压器的设计
• 5 电子束焊接设备高压电源专用高压油箱内部电路和结构设计
• 5.1 高压油箱内各单元电路实现
• 5.1.1 偏压电源电路实现
• 5.1.2 灯丝电源电路实现
• 5.1.3 三套电源总体电路实现
• 5.2 高压油箱内部结构设计
• 5.3 实验波形
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢