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高压电子束焊机在诸多领域有着广泛应用,尤其是在航空航天、核工业、汽车工业、仪表工业、电工行业等领域应用更为频繁。传统的电子束焊机高压电源采用中低频控制技术,这种结构的电源系统响应时间长、效率低、体积大、比较笨重、性能一般。随着高频电源技术的进步和发展,各类用途的高压电源都倾向于高频电源。高频电源以其中低频电源无法比拟的特点和优点已经成为电源行业的主流形式。高频电源技术应用于电子束焊机高压电源领域,使高压电源变得体积小、响应快、重量轻、效率高、性能更好。 本次论文的主要研究工作是设计高压电子束焊机所需要的高压电源。论文首先介绍了目前世界各国电子束焊机高压电源的发展情况及电子束焊机高压电源的行业标准和分类标准,讨论了几种主流拓扑高压电源主电路,提出了一种多电平-PWM控制方式的高压电源主电路,应用MATLAB进行系统建模仿真,验证了系统设计的可行性。对主电路开关管进行设计计算,选用西门子 BSM50GB170DN2型 IGBT模块。对变换器中较为关键的高频高压升压变压器进行了具体建模设计分析,指出了高频变压器制造过程中影响性能指标的关键因素并提出相应的解决办法。控制电路设计选用了集成 SCALE驱动板,该系列是瑞士 CONCEPT公司生产的专门用于驱动 IGBT和功率MOSFET的功率器件的集成驱动电路。应用精密运算放大器和隔离反馈元件构成PI调节器,采用了工业领域应用最广的 PLC和 HMI组成数字控制部分,结合信号检测电路,组成具有完善控制电路和保护功能的电源系统。 最后通过在高压电子束焊机上的试验,通过对高压逆变器输出波形和高压采样波形的观察与分析,证明设计思路正确可行。高压电源各项指标如稳定度、纹波系数、重复度均已达到高压电子束焊机的行业标准。