[发明专利]电子束连续焊接设备LLC谐振逆变高压电源及控制方法

说明书

本发明公开一种电子束连续焊接设备LLC谐振逆变高压电源及控制方法，其由工频整流滤波+BUCK调压电路+LLC半桥谐振电路+一个或者多个高频变压整流滤波输出。LLC半桥谐振电路，当开关频率等于谐振频率时，LLC变压器工作在zvs状态，实现了逆变软开关功能。BUCK调压电路调节母线电压的大小，通过逆变电路将直流电变成高频的交流电，满足电子束设备特别是连续工作式电子束设备长期稳定工作的要求。选择一个或者多个高压副边线圈和高压整流滤波环节的串联，实现了电源功率和高压电压大小的不同组合要求。因为电源全程采用高频工作模式，降低了电源功率元件的体积和能耗，提高了电源的效率和稳定性。

技术领域

本发明涉及电子束焊接技术领域，具体涉及一种电子束连续焊接设备LLC谐振逆变高压电源及控制方法。

背景技术

高压电源是电子束加工设备的核心部件。特别是电子束连续焊接设备，因为大批量、长时间焊接的需求，为了保证金属带材焊缝的一致性，要求电子枪高压电源输出电压精度高，稳定性好，纹波小，动态响应好；同时大多数电子束连续焊接设备的高压电源还具有功率不大，高压电压不高的特点。

一般电子束设备高压电源常采用以下几种方式：工频自耦变压器机械调压；工频晶闸管移相控制方式；硬开关逆变电源；软开关逆变电源。

工频自耦变压器机械调压控制方式，采用机械动作从而调节电子枪高压，动态响应速度慢，会引起焊接带材的局部、短时缺陷，难以适应电子束连续式焊接设备的使用要求。

工频晶闸管移相控制方式，以及中频发电机组调压控制方式，主电路频率工作在50hz～800hz区间，高压整流后需要大容量电容滤波，高压直流纹波系数比较大，使得金属带材焊缝有咬边、锯齿边的现象。

硬开关逆变电源在开关开通和关断过程中的电压、电流均不为零，出现了重叠，因此有显著的开关损耗；而且电压和电流变化的速度很快，波形出现了明显的过冲，从而产生了电磁干扰。频率越高，开关损耗越大，电磁干扰越大。

软开关逆变调压通常采用的是PWM(脉宽调制)和PFM(脉冲频率调制)。PWM电路是改变输出波形占空比的大小，从而改变输出电压的大小。脉冲宽度的变化必然会产生高次谐波，这样对开关管的通断和高频变压器的正常工作都会有很大的影响，增加了损耗和使波形产生了毛刺。PFM电路是通过改变输出波形频率的大小来改变每个周期的脉冲数，从而改变输出电压的大小。由于输出电压与输入频率并不是线性关系的变化，很难实现输出电压在大范围的线性变化。

发明内容

本发明所要解决的是现有电子束设备高压电源所存在的效率低和稳定性不佳的问题，提供一种电子束连续焊接设备LLC谐振逆变高压电源及控制方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：