專利名稱：電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及電子束快速成型制造設(shè)備，具體為電子束快速成型制造設(shè)備加速 電源裝置。
背景技術(shù)：
[0002]電子束快速成型制造技術(shù)是采用電子束在計(jì)算機(jī)的控制下按零件截面輪廓的信 息有選擇性地熔化金屬粉末，并通過(guò)層層堆積，直至整個(gè)零件全部熔化完成，最后去除多余 的粉末便得到所需的三維產(chǎn)品。與激光及等離子束快速成型相比，電子束快速成型具有非 常明顯的優(yōu)點(diǎn)，如能量利用率高、加工材料廣泛、無(wú)反射、加工速度快、真空環(huán)境無(wú)污染及運(yùn) 行成本低等。電子束快速成型是高性能復(fù)雜金屬零件的理想快速成型制造技術(shù)，在航空航 天、汽車(chē)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景。而電子束快速成型制造設(shè)備是一種綜合了 真空物理、精密機(jī)械、電子技術(shù)、電子光學(xué)、高電壓技術(shù)、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)等多種技術(shù)的高 科技產(chǎn)品，加速電源是其關(guān)鍵部件。電子束快速成型制造設(shè)備對(duì)加速電源要求控制精度高， 輸出高壓紋波系數(shù)小，調(diào)節(jié)速度快，輸出電壓動(dòng)態(tài)波動(dòng)小。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)電子束快速成型制造設(shè)備對(duì)加速電源的 高性能要求，提供一種電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，其具有調(diào)節(jié)速度快、輸出高 壓紋波小和穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)。[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:[0005]本實(shí)用新型一種電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，包括電網(wǎng)濾波器、晶閘 管軟啟動(dòng)單元、高壓變壓器、十二脈波高壓整流單元、高壓整流濾波電容、高壓整流濾波電 容放電電阻、輸出高壓濾波電感、輸出高壓濾波電容、輸出高壓濾波電容放電限流電阻、穩(wěn) 壓元件并聯(lián)支路、加速電壓取樣電路、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻、電子束流取樣電 阻、高壓電子管、中央控制單元和加速電壓調(diào)節(jié)器。[0006]電網(wǎng)濾波器的輸入端與外部電源相連，輸出端經(jīng)晶閘管軟啟動(dòng)單元與高壓變壓器 的初級(jí)繞組相連。高壓變壓器次級(jí)繞組連接十二脈波高壓整流單元的輸入端，高壓整流濾 波電容和高壓整流濾波電容放電電阻并聯(lián)后接在十二脈波高壓整流單元的輸出端上。[0007]輸出高壓濾波電感和輸出高壓濾波電容組成LC濾波電路。其中輸出高壓濾波電 感和輸出高壓濾波電容相連的一端通過(guò)輸出高壓濾波電容放電限流電阻后與電子槍的陰 極相接，輸出高壓濾波電感的另一端接在十二脈波高壓整流單元的負(fù)輸出端上，輸出高壓 濾波電容的另一端則經(jīng)過(guò)電子束流取樣電阻后與大地和電子槍的陽(yáng)極相接。[0008]穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路由多個(gè)二氧化鋅壓敏電阻或穩(wěn)壓二極管串聯(lián)組成。穩(wěn)壓元件并 聯(lián)支路與穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻串聯(lián)后，再與加速電壓取樣電路并聯(lián)，兩并聯(lián)支 路的一端接在輸出高壓濾波電容放電限流電阻的輸出端，另一端與大地相連。[0009]高壓電子管的陽(yáng)極與十二脈波高壓整流單元的正輸出端相接，高壓電子管的陰極通過(guò)電子束流取樣電阻與大地相接。高壓電子管的燈絲兩端接外部恒流電源，高壓電子管 的簾柵極與其陰極之間接外部恒壓電源。高壓電子管的柵極接加速電壓調(diào)節(jié)器的輸出端 上。[0010]中央控制單元的2路模擬輸入端分別連接加速電壓取樣電路的取樣信號(hào)輸出端、 電子束流取樣電阻的取樣信號(hào)輸出端。中央控制單元的一個(gè)輸出端連接晶閘管軟啟動(dòng)單J Li ο[0011]加速電壓調(diào)節(jié)器的5路輸入端分別連接中央控制單元的加速電壓給定信號(hào)輸出 端、中央控制單兀的電子束流給定信號(hào)輸出端、加速電壓取樣電路的取樣信號(hào)輸出端、穩(wěn)壓 兀件并聯(lián)支路電流取樣電阻的取樣信號(hào)輸出端和電子束流取樣電阻的取樣信號(hào)輸出端。[0012]作為改進(jìn)，上述電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置還進(jìn)一步包括故障判別電 路，該故障判別電路的輸入端連接電子束流取樣電阻的取樣信號(hào)輸出端、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支 路電流取樣電阻的取樣信號(hào)輸出端和加速電壓取樣電路的取樣信號(hào)輸出端。故障判別電路 的輸出端連接加速電壓調(diào)節(jié)器和中央控制單元。[0013]上述方案中，所述加速電壓調(diào)節(jié)器主要由2個(gè)運(yùn)輸放大器IC1、IC2，3個(gè)二極管 Dl D3，I個(gè)穩(wěn)壓二極管Zl，11個(gè)電阻Rl R11，以及I個(gè)電壓放大器組成。其中中央控 制單元的電子束流給定信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R6接至運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端，運(yùn)輸放 大器IC2的同相輸入端通過(guò)電阻R7與大地相接，電子束流取樣電阻的取樣信號(hào)輸出端通過(guò) 電阻R5連接運(yùn)輸放大器IC2的反相輸入端。電阻R8兩端分別接至運(yùn)輸放大器IC2的反相 輸入端和輸出端，運(yùn)輸放大器IC2的輸出端先后通過(guò)穩(wěn)壓二極管Zl、二極管D2和電阻R4接 至運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端。中央控制單元的加速電壓給定信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R1、 加速電壓取樣電路的取樣信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R2以及穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻的 取樣信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R3 —起接至運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端。運(yùn)算放大器ICl的 同相輸入端通過(guò)R9與大地相接。故障判別電路的輸出端經(jīng)二極管D3接至運(yùn)算放大器ICl 的同相輸入端。二極管D2與電阻RlO并聯(lián)后，二極管D2的陰極接運(yùn)算放大器ICl的反相 輸入端，二極管D2的陽(yáng)極接運(yùn)算放大器ICl的輸出端。運(yùn)算放大器ICl的輸出端通過(guò)電阻 Rll接至電壓放大器的輸入端，電壓放大器的輸出端為加速電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接至高壓 電子管的柵極。[0014]作為進(jìn)一步改進(jìn)，上述電子束流取樣電阻的取樣信號(hào)輸出端、中央控制單元的電 子束流給定信號(hào)輸出端和故障判別電路的輸出端還與電子束快速成型制造設(shè)備中的電子 束流調(diào)節(jié)器的輸入端連接。[0015]上述方案中，所述高壓變壓器的初級(jí)繞組為三角形或星形接法。高壓變壓器的一 組次級(jí)繞組為三角形接法，另一組次級(jí)繞組為星形接法，且兩組次級(jí)繞組的線電壓值相同。[0016]上述方案中，所述十二脈波高壓整流單元由兩個(gè)三相高壓整流橋串聯(lián)組成，或由 兩個(gè)三相高壓整流橋通過(guò)平衡電抗器并聯(lián)組成。[0017]本實(shí)用新型針對(duì)電子束快速成型制造設(shè)備對(duì)加速電源的高性能要求，提供一種以 高壓電子管為串聯(lián)調(diào)整管，以二氧化鋅壓敏電阻或穩(wěn)壓二極管為并聯(lián)穩(wěn)壓元件構(gòu)成的直流 高壓電源及其控制方法，其優(yōu)點(diǎn)為控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度快、輸出高壓紋波小、穩(wěn)壓精度高；[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)如下:[0019]1、以高壓電子管為串聯(lián)調(diào)整管，以二氧化鋅壓敏電阻或穩(wěn)壓二極管為并聯(lián)穩(wěn)壓元件構(gòu)成的直流高壓電源的結(jié)構(gòu)；[0020]2、高壓調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，反饋信號(hào)為加速電壓取樣信號(hào)和并聯(lián)穩(wěn)壓元件 支路的電流取樣信號(hào)；[0021]3、高壓調(diào)節(jié)器在加速電源輸出電壓未達(dá)到并聯(lián)穩(wěn)壓元件支路的總穩(wěn)壓值時(shí)起到 穩(wěn)定調(diào)節(jié)輸出電壓的作用，在加速電源輸出電壓達(dá)到并聯(lián)穩(wěn)壓元件支路的總穩(wěn)壓值后起到 限制并聯(lián)穩(wěn)壓元件支路電流的作用；[0022]4、以電子束流取樣信號(hào)為反饋信號(hào)，采用截止負(fù)反饋手段對(duì)加速電源的最大輸出 電流進(jìn)行限制，達(dá)到過(guò)流保護(hù)功能。
[0023]圖1為本實(shí)用新型電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置實(shí)施例原理圖；[0024]圖2為一種十二脈波高壓整流單元的原理圖；[0025]圖3為另一種十二脈波高壓整流單元的原理圖；[0026]圖4為加速電壓調(diào)節(jié)器原理圖；[0027]圖中標(biāo)號(hào)為:1、電網(wǎng)濾波器；2、晶閘管軟啟動(dòng)單元；3、高壓變壓器；4、十二脈波高 壓整流單元；4_1、平衡電抗器；5、高壓整流濾波電容；6、高壓整流濾波電容放電電阻；7、輸 出聞壓濾波電感；8、輸出聞壓濾波電容；9、輸出聞壓濾波電容放電限流電阻；10、穩(wěn)壓兀件 并聯(lián)支路；11、加速電壓取樣電路；12、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻；13、電子束流取樣 電阻；14、高壓電子管；15、中央控制單元；16、加速電壓調(diào)節(jié)器；16-1、電壓放大器；17、故障 判別電路。
具體實(shí)施方式
[0028]一種電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，如圖1所示，其主要由電網(wǎng)濾波器1、晶閘管軟啟動(dòng)單元2、高壓變壓器3、十二脈波高壓整流單元4、高壓整流濾波電容5、高壓 整流濾波電容放電電阻6、輸出高壓濾波電感7、輸出高壓濾波電容8、輸出高壓濾波電容放 電限流電阻9、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10、加速電壓取樣電路11、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電 阻12、電子束流取樣電阻13、高壓電子管14、中央控制單元15、加速電壓調(diào)節(jié)器16、故障判 別電路17組成。[0029]電網(wǎng)濾波器I的輸入端與外部電源相連，輸出端與晶閘管軟啟動(dòng)單元2的輸入端 連接。用于切斷電磁干擾EMI傳播途徑。[0030]晶閘管軟啟動(dòng)單元2的輸出端與高壓變壓器3的初級(jí)繞組相連。晶閘管軟啟動(dòng)單 元2作為高壓變壓器3進(jìn)線開(kāi)關(guān)，用于抑制高壓變壓器3的起動(dòng)電流。高壓變壓器3起動(dòng) 時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角逐漸增大到全導(dǎo)通。出現(xiàn)故障或停機(jī)時(shí)，晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)。[0031]高壓變壓器3的初級(jí)繞組為三角形或星形接法；高壓變壓器3的一組次級(jí)繞組為 三角形接法，另一組次級(jí)繞組為星形接法，且兩組次級(jí)繞組的線電壓值相同。高壓變壓器3 的初級(jí)與晶閘管軟啟動(dòng)單元2的輸出相連，次級(jí)與十二脈波高壓整流單元4的輸入相連。[0032]十二脈波高壓整流單元4可以由兩個(gè)三相高壓整流橋串聯(lián)組成(如圖2所示)，也 可以由兩個(gè)三相高壓整流橋通過(guò)平衡電抗器4-1并聯(lián)組成(如圖3所示)。[0033]高壓整流濾波電容5和高壓整流濾波電容放電電阻6并聯(lián)后接在十二脈波高壓整流單元4的輸出端上。其中高壓整流濾波電容放電電阻6的作用是為停機(jī)后給高壓整流濾 波電容5提供放電回路。[0034]輸出高壓濾波電感7和輸出高壓濾波電容8組成LC濾波電路。其中輸出高壓濾 波電感7和輸出高壓濾波電容8相連的一端通過(guò)輸出高壓濾波電容放電限流電阻9后與電 子槍的陰極相接，輸出高壓濾波電感7的另一端接在十二脈波高壓整流單元4的負(fù)輸出端 上，輸出高壓濾波電容8的另一端則經(jīng)過(guò)電子束流取樣電阻13后與大地和電子槍的陽(yáng)極相接。[0035]穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10由多個(gè)二氧化鋅壓敏電阻或穩(wěn)壓硅堆(即穩(wěn)壓二極管)串聯(lián) 組成，加速電源最高輸出電壓由穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10的穩(wěn)壓元件串聯(lián)穩(wěn)壓值決定。[0036]穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻12與穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10串聯(lián)連接。用于測(cè)量 流過(guò)穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10的電流值，輸出與電流值成正比的電壓信號(hào)uy。[0037]穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10與穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻12串聯(lián)后，并接在加速 電源的輸出端，即高壓端與輸出高壓濾波電容放電限流電阻9的輸出端即電子槍的陰極相 接，低壓端與大地相接。[0038]加速電壓取樣電路11并接在加速電源的輸出端，即高壓端與輸出高壓濾波電容 放電限流電阻9的輸出端即電子槍的陰極相接，低壓端與大地相接。用于測(cè)量加速電壓值， 輸出正比于加速電壓的電壓信號(hào)Ua。[0039]電子束流取樣電阻13用于檢測(cè)電子束流值，此電阻兩端輸出正比于電子束流(含 穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路和加速電壓取樣電路的電流)大小的電壓信號(hào)Ue。[0040]高壓電子管14的陽(yáng)極與十二脈波高壓整流單元4的正輸出端相接，高壓電子管14 的陰極通過(guò)電子束流取樣電阻13與大地相接；高壓電子管14的燈絲兩端接外部恒流電源， 高壓電子管14的簾柵極與陰極間接外部恒壓電源。高壓電子管14的柵極接加速電壓調(diào)節(jié) 器16的輸出端上。高壓電子管14的工作狀態(tài)由柵極電壓U?？刂?。[0041]中央控制單元有2路模擬輸入端，這2路模擬輸入端分別連接加速電壓取樣電路 的取樣信號(hào)輸出端11、電子束流取樣電阻13的取樣信號(hào)輸出端。中央控制單元15的一個(gè) 輸出端連接晶閘管軟啟動(dòng)單元2。中央控制單元15由工業(yè)計(jì)算機(jī)或可編程控制器PLC組 成，中央控制單元15在加速電源系統(tǒng)中的作用為:1、控制高壓變壓器3的軟起動(dòng)；2、數(shù)字 設(shè)定經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC產(chǎn)生加速電壓給定信號(hào)U:送入加速電壓調(diào)節(jié)器16，用于產(chǎn)生加速電壓 的設(shè)定波形，包括升降斜率和工作電壓的設(shè)定；3、數(shù)字設(shè)定經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC產(chǎn)生電子束流 給定信號(hào)U/送入加速電壓調(diào)節(jié)器16和電子束流調(diào)節(jié)器，用于產(chǎn)生電子束流的設(shè)定波形，包 括升降斜率和工作電子束流的設(shè)定；4、接收加速電壓取樣電路11送來(lái)的加速電壓取樣信 號(hào)Ua，用于指示等；5、接收電子束流取樣電阻13送來(lái)的電子束流取樣信號(hào)Ue，用于指示等；6、接收故障判別電路17的輸出信號(hào)Uot，用于故障多重保護(hù)、設(shè)備其它部分的連鎖保護(hù)和故 障提不。[0042]加速電壓調(diào)節(jié)器16的5路輸入端分別接收中央控制單元15的加速電壓給定信號(hào) Ua'中央控制單元15的電子束流給定信號(hào)υΛ加速電壓取樣電路11的取樣信號(hào)Ua、穩(wěn)壓元 件并聯(lián)支路電流取樣電阻12的取樣信號(hào)Uy和電子束流取樣電阻13的取樣信號(hào)Ue。正常 工作時(shí)，當(dāng)加速電壓低于穩(wěn)壓兀件的穩(wěn)壓值時(shí)，加速電壓給定信號(hào)u/和加速電壓取樣信號(hào) Ua進(jìn)行比較，偏差通過(guò)放大后去控制高壓電子管14的柵極；當(dāng)加速電壓達(dá)到穩(wěn)壓元件的穩(wěn)壓值時(shí)，加速電壓給定信號(hào)U/和加速電壓取樣信號(hào)Ua進(jìn)行比較后，再與穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路 電流取樣信號(hào)Uy進(jìn)行比較，總偏差通過(guò)放大后去控制高壓電子管14的柵極。此外，在故障 判別電路17有輸出時(shí)，加速電壓調(diào)節(jié)器16的輸出將被封鎖，使得高壓電子管14截止。[0043]在本實(shí)用新型中，所述加速電壓調(diào)節(jié)器16如圖4所示，其主要由2個(gè)運(yùn)輸放大器 ICU IC2，3個(gè)二極管Dl D3，穩(wěn)壓二極管Zl，ll個(gè)電阻Rl R11，以及電壓放大器16_1 組成。其中中央控制單元15的電子束流給定信號(hào)U:通過(guò)電阻R6接至運(yùn)算放大器IC2的 同相輸入端，運(yùn)輸放大器IC2的同相輸入端通過(guò)電阻R7與大地相接，電子束流取樣電阻13 的取樣信號(hào)Ue通過(guò)電阻R5連接運(yùn)輸放大器IC2的反相輸入端。電阻R8兩端分別接至運(yùn) 輸放大器IC2的反相輸入端和輸出端,運(yùn)輸放大器IC2的輸出端先后通過(guò)穩(wěn)壓二極管Z1、二 極管D2和電阻R4接至運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端。中央控制單元15的加速電壓給定 信號(hào)U:通過(guò)電阻Rl、加速電壓取樣電路11的取樣信號(hào)Ua通過(guò)電阻R2、以及穩(wěn)壓元件并聯(lián) 支路電流取樣電阻12的取樣信號(hào)Uy通過(guò)電阻R3 —起接至運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端。 故障判別電路17的輸出信號(hào)Uer經(jīng)二極管D3接至運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端。運(yùn)算放 大器ICl的同相輸入端通過(guò)R9與大地相接。二極管D2與電阻RlO并聯(lián)后，二極管D2的陰 極接運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端，二極管D2的陽(yáng)極接運(yùn)算放大器ICl的輸出端。運(yùn)算放 大器ICl的輸出信號(hào)U1通過(guò)電阻Rll接至電壓放大器16-1的輸入端，電壓放大器16-1的 輸出電壓U。為送至高壓電子管14的柵極。[0044]故障判別電路17的輸入端接收電子束流取樣電阻13的取樣信號(hào)Ue、穩(wěn)壓元件并 聯(lián)支路電流取樣電阻12的取樣信號(hào)Uy和加速電壓取樣電路11的取樣信號(hào)Ua ;故障判別 電路17的輸出信號(hào)送至加速電壓調(diào)節(jié)器16、中央控制單元15和電子束流調(diào)節(jié)器。故 障判別電路17檢測(cè)電子束流取樣電阻13上的電壓信號(hào)Ue，如果超過(guò)設(shè)定的上限值判為電 子束流過(guò)流故障；故障判別電路17檢測(cè)穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻12上的電壓信號(hào) Uy，如果超過(guò)設(shè)定的上限值判為穩(wěn)壓元件過(guò)流故障；故障判別電路17檢測(cè)加速高壓取樣電 路11的輸出電壓信號(hào)Ua，如果超過(guò)設(shè)定的上限值判為加速電壓過(guò)壓故障，如果產(chǎn)生負(fù)突跳 變化判為加速電源產(chǎn)生高壓放電故障；上述任一故障的產(chǎn)生故障判別電路17輸出信號(hào)Uer 都變?yōu)楦唠娖剑⒘⒓捶怄i加速電壓調(diào)節(jié)器16和電子束流調(diào)節(jié)器的輸出；如果產(chǎn)生高壓放 電故障，加速電壓調(diào)節(jié)器16、電子束流調(diào)節(jié)器和中央控制單元15的輸出Ua*和Uj信號(hào)被封 鎖1-3毫秒后，自動(dòng)解除封鎖，實(shí)現(xiàn)高壓自動(dòng)重啟；在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)高壓放電故障發(fā)生次數(shù) 超過(guò)設(shè)定次數(shù)則判為“永久故障”，此時(shí)與處理其它故障類型的措施一樣切斷電網(wǎng)供電電源 和加速電壓給定信號(hào)，待故障排除后，再手動(dòng)重啟高壓。[0045]另外電子束流取樣電阻13的取樣信號(hào)Ue、中央控制單元15的電子束流給定信號(hào) U；和故障判別電路17的輸出信號(hào)Uot還分別被送入電子束快速成型制造設(shè)備中電子束流 調(diào)節(jié)器的輸入端。[0046]基于上述加速電源裝置所實(shí)現(xiàn)的一種電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置的 控制方法，采用工頻交流輸入一工頻變壓器升壓一高壓整流濾波一高壓電子管14串聯(lián)調(diào) 整調(diào)節(jié)一二氧化鋅壓敏電阻或穩(wěn)壓二極管為并聯(lián)穩(wěn)壓輸出的技術(shù)路線，通過(guò)輸出高壓的負(fù) 反饋信號(hào)Ua和穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10的電流信號(hào)Uy去控制高壓電子管14的等效電阻，進(jìn)行 自動(dòng)穩(wěn)壓，并限制穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10的電流。[0047]工頻交流輸入在中央控制單元15控制下，晶閘管軟啟動(dòng)單元2晶閘管的導(dǎo)通角由O逐漸增大到全導(dǎo)通，進(jìn)入正常工作。[0048]如果加速電壓給定值Ua*較低，而加速電源輸出電壓值低于穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10 的總穩(wěn)壓值時(shí)，穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10無(wú)電流通過(guò)，此時(shí)穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10電流取樣信號(hào) Uy為零，那么只有加速電壓給定信號(hào)Ua*和加速電壓取樣信號(hào)Ua進(jìn)行比較，偏差通過(guò)放大后去控制高壓電子管14的柵極，加速電源的輸出電壓值與加速電壓給定值成比例關(guān)系；如果加速電壓給定值U:超過(guò)某一個(gè)臨界值，而加速電壓達(dá)到穩(wěn)壓元件的穩(wěn)壓值，此時(shí)穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路中有電流通過(guò)，那么加速電壓給定信號(hào)U:和加速電壓取樣信號(hào)Ua進(jìn)行比較后，再與穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10電流取樣信號(hào)Uy進(jìn)行比較，總偏差通過(guò)放大后去控制高壓電子管 14的柵極，加速電源的輸出電壓值穩(wěn)定在穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10的總穩(wěn)壓值，且穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10的電流值正比于加速電壓給定值U:與臨界值U:的差值；如果加速電壓給定值 Ua*等于臨界值uaN%加速電源的輸出電壓值等于穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路10的總穩(wěn)壓值，但穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路仍無(wú)電流通過(guò)。上述高壓調(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)速度快。非正常工作:1、電子束流超過(guò)其給定值，而偏差超過(guò)設(shè)定的上限值，通過(guò)電子束流取樣信號(hào)截止負(fù)反饋?zhàn)饔?，降低高壓調(diào)節(jié)器16的輸出，從而限制電子束流；2、故障判別電路17有輸出時(shí)， 加速電壓調(diào)節(jié)器16的輸出將被封鎖，使得高壓電子管14截止。[0049]高壓調(diào)節(jié)器16結(jié)構(gòu)如圖4所示，電子束流給定信號(hào)U:通過(guò)電阻R6送至運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端，運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端通過(guò)電阻R7與大地相接，電子束流取樣信號(hào)Ue通過(guò)電阻R5送至運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端，電阻R8兩端分別接至運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器IC2的輸出信號(hào)U2先后通過(guò)穩(wěn)壓二極管Z1、二極管D2和電阻R4送至運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端。運(yùn)算放大器IC2的輸出
權(quán)利要求1.電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，其特征在于:包括電網(wǎng)濾波器(I)、晶閘管軟啟動(dòng)單元(2)、高壓變壓器(3)、十二脈波高壓整流單元(4)、高壓整流濾波電容(5)、高壓整流濾波電容放電電阻(6 )、輸出高壓濾波電感(7 )、輸出高壓濾波電容(8 )、輸出高壓濾波電容放電限流電阻(9)、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路(10)、加速電壓取樣電路(11)、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻(12)、電子束流取樣電阻(13)、高壓電子管(14)、中央控制單元(15)和加速電壓調(diào)節(jié)器(16);電網(wǎng)濾波器(I)的輸入端與外部電源相連，輸出端經(jīng)晶閘管軟啟動(dòng)單元(2)與高壓變壓器(3)的初級(jí)繞組相連；高壓變壓器(3)次級(jí)繞組連接十二脈波高壓整流單元(4)的輸入端，高壓整流濾波電容(5)和高壓整流濾波電容放電電阻(6)并聯(lián)后接在十二脈波高壓整流單元(4)的輸出端上；輸出高壓濾波電感(7 )和輸出高壓濾波電容(8 )組成LC濾波電路；其中輸出高壓濾波電感(7)和輸出高壓濾波電容(8)相連的一端通過(guò)輸出高壓濾波電容放電限流電阻(9)后與電子槍的陰極相接，輸出高壓濾波電感(7)的另一端接在十二脈波高壓整流單元(4)的負(fù)輸出端上，輸出高壓濾波電容(8)的另一端則經(jīng)過(guò)電子束流取樣電阻(13)后與大地和電子槍的陽(yáng)極相接；穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路(10 )由多個(gè)二氧化鋅壓敏電阻或穩(wěn)壓二極管串聯(lián)組成，穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路(10 )與穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻(12 )串聯(lián)后，再與加速電壓取樣電路(11) 并聯(lián)，兩并聯(lián)支路的一端接在輸出高壓濾波電容放電限流電阻(9)的輸出端，另一端與大地相連；高壓電子管(14)的陽(yáng)極與十二脈波高壓整流單元(4)的正輸出端相接，高壓電子管(14)的陰極通過(guò)電子束流取樣電阻(13)與大地相接；高壓電子管(14)的燈絲兩端接外部恒流電源，高壓電子管(14)的簾柵極與其陰極間接外部恒壓電源；高壓電子管(14)的柵極接加速電壓調(diào)節(jié)器(16)的輸出端上；中央控制單元有2路模擬輸入端分別連接加速電壓取樣電路(11)的取樣信號(hào)輸出端和電子束流取樣電阻的取樣信號(hào)輸出端(13);中央控制單兀(15)的一個(gè)輸出端連接晶閘管軟啟動(dòng)單元(2)；加速電壓調(diào)節(jié)器(16)的5路輸入端分別連接中央控制單元(15)的加速電壓給定信號(hào)輸出端、中央控制單元(15)的電子束流給定信號(hào)輸出端、加速電壓取樣電路(11)的取樣信號(hào)輸出端、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻(12)的取樣信號(hào)輸出端和電子束流取樣電阻(13)的取樣信號(hào)輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，其特征在于:還進(jìn)一步包括故障判別電路(17)，該故障判別電路(17)的輸入端連接電子束流取樣電阻(13) 的取樣信號(hào)輸出端、穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻(12)的取樣信號(hào)輸出端和加速電壓取樣電路(11)的取樣信號(hào)輸出端；故障判別電路(17)的輸出端連接加速電壓調(diào)節(jié)器(16)和中央控制單元(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，其特征在于:所述加速電壓調(diào)節(jié)器(16)主要由2個(gè)運(yùn)輸放大器IC1、IC2，3個(gè)二極管Dl D3，穩(wěn)壓二極管Z1， 11個(gè)電阻Rl R11，以及電壓放大器(16-1)組成；其中中央控制單元(15)的電子束·流給定信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R6接至運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端，運(yùn)輸放大器IC2的同相輸入端通過(guò)電阻R7與大地相接，電子束流取樣電阻(13) 的取樣信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R5連接運(yùn)輸放大器IC2的反相輸入端；電阻R8兩端分別接至運(yùn)輸放大器IC2的反相輸入端和輸出端,運(yùn)輸放大器IC2的輸出端先后通過(guò)穩(wěn)壓二極管Zl、 二極管D2和電阻R4接至運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端；中央控制單元(15)的加速電壓給定信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R1、加速電壓取樣電路(11) 的取樣信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R2、以及穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路電流取樣電阻(12)的取樣信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R3 —起接至運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端；運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端通過(guò)R9與大地相接；故障判別電路(17)的輸出端經(jīng)二極管D3接至運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端；二極管D2與電阻RlO并聯(lián)后，二極管D2的陰極接運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端，二極管D2的陽(yáng)極接運(yùn)算放大器ICl的輸出端；運(yùn)算放大器ICl的輸出端通過(guò)電阻Rll接至電壓放大器(16-1)的輸入端，電壓放大器(16-1)的輸出端為加速電壓調(diào)節(jié)器(16)的輸出端接至高壓電子管的柵極。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，其特征在于:電子束流取樣電阻(13)的取樣信號(hào)輸出端、中央控制單元(15)的電子束流給定信號(hào)輸出端和故障判別電路(17)的輸出端還與電子束快速成型制造設(shè)備中的電子束流調(diào)節(jié)器(19)的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，其特征在于:所述高壓變壓器(3)的初級(jí)繞組為三角形或星形接法；高壓變壓器(3)的一組次級(jí)繞組為三角形接法，另一組次級(jí)繞組為星形接法，且兩組次級(jí)繞組的線電壓值相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，其特征在于:所述十二脈波高壓整流單元(4)由兩個(gè)三相高壓整流橋串聯(lián)組成，或由兩個(gè) 三相高壓整流橋通過(guò)平衡電抗器(4-1)并聯(lián)組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種電子束快速成型制造設(shè)備加速電源裝置，其采用工頻交流輸入→工頻變壓器升壓→高壓整流濾波→高壓電子管串聯(lián)調(diào)整調(diào)節(jié)→二氧化鋅壓敏電阻或穩(wěn)壓二極管為并聯(lián)穩(wěn)壓輸出的技術(shù)路線，通過(guò)輸出高壓的負(fù)反饋信號(hào)和穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路的電流信號(hào)去控制高壓電子管的等效電阻，進(jìn)行自動(dòng)穩(wěn)壓，并限制穩(wěn)壓元件并聯(lián)支路的電流。本實(shí)用新型提供一種以高壓電子管為串聯(lián)調(diào)整管，以二氧化鋅壓敏電阻或穩(wěn)壓二極管為并聯(lián)穩(wěn)壓元件構(gòu)成的直流高壓電源及其控制方法，具有調(diào)節(jié)速度快、輸出高壓紋波小和穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H3/20GK203164815SQ201320069080
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者韋壽祺, 黃小東, 陸思恒, 郭華艷, 王偉, 蔣思遠(yuǎn), 陸葦, 黃海, 黃地送 申請(qǐng)人:桂林獅達(dá)機(jī)電技術(shù)工程有限公司