抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速高壓電源的製作方法

2023-05-30 23:10:16

專利名稱：抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速高壓電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子束加工設備的加速高壓電源，具體為一種抑制瞬時過壓的電
子束加工設備加速電源。
背景技術：
加速高壓電源是電子束加工設備的關鍵部件之一，由於加速高壓電源的結構存在 集中參數和分布參數的感性和容性的元件，同時由於加速高壓電源工作時存在大的電流變
化率(T )和/或大的電壓變化率(^ )，從而可能產生瞬時過電壓。另外受到雷擊時加速
高壓電源亦會產生瞬時過電壓，但電子束加工設備為室內設備，受雷擊概率很小，只要在設 備電源進線端設置避雷裝置，就能防雷保護設備。而加速高壓電源內部的瞬時過電壓出現 頻繁，尖鋒電壓高。這種內部的瞬時過電壓一方面作為一種加速電壓幹擾波動源而影響設 備的電子束的品質，影響加工質量；另一方面瞬時過電壓還可能損害加速高壓電源，縮短其 使用壽命。 因此需要一種既能抑制雷擊時的瞬時過電壓，又能抑制內部的瞬時過電壓的電子 束加工設備加速高壓電源。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速電源，能夠有 效抑制雷擊或電源內部產生的瞬時過電壓，保護加速高壓電源。 本實用新型設計的抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速高壓電源，包括升壓整流 單元、高壓濾波單元和取樣單元；升壓整流單元包括升壓變壓器和高壓整流矽堆，實現電壓 等級變換及交流、直流變換，其輸出端接高壓濾波單元；高壓濾波單元是電感和電容組成的 無源濾波電路，使得加速高壓電源輸出電壓波形平直，其高壓輸出端接至電子槍的陰極，電 子槍的陽極接地；高壓濾波單元的輸出端還連接取樣單元，取樣單元有加速電壓取樣電阻 和電子束流取樣電阻，對加速高壓電源工作電壓和電流進行取樣，輸出加速高壓電源工作 電壓取樣信號和電子束流取樣信號。 本高壓加速電源還包括有整流端氧化鋅避雷器和輸出端氧化鋅避雷器。整流端氧 化鋅避雷器一端接於升壓整流單元的高壓輸出端；輸出端氧化鋅避雷器一端接於高壓濾波 單元的高壓輸出端；整流端氧化鋅避雷器和輸出端氧化鋅避雷器的低壓端接地。整流端氧 化鋅避雷器可對升壓變壓器高壓輸出側的多相過電壓同時抑制保護，其起始動作電壓為加 速高壓電源額定電壓的1. 5 1. 8倍。輸出端氧化鋅避雷器為加速高壓電源內部瞬時過壓 主抑制元件，由於加速電源採用閉環控制，正常工作電壓波動範圍很小， 一般為1 %以內，此 避雷器的起始動作電壓為加速高壓電源額定電壓的1. 1 1. 15倍，實現過電壓高精度抑制 保護。 兩個氧化鋅避雷器對過電壓的抑制是通過鉗位方式，將對設備有危害的過電壓經避雷器洩流，過電壓能量轉化成熱量被吸收掉。氧化鋅避雷器的動作響應速度為納秒(ns) 級，幾乎可以看成是沒有延時的，故有效地抑制過電壓，避免了過電壓對加速高壓電源的損 害。氧化鋅避雷器具有較大的寄生電容，有利於在加速高壓電源這種直流場合的使用。 整流端氧化鋅避雷器和輸出端氧化鋅避雷器的低壓端接避雷器漏電流取樣電路 後接地，避雷器洩漏電流取樣電路連接避雷器洩漏電流檢測單元，避雷器洩漏電流檢測單 元的輸出端與電子束加工設備的加速電源的供電電源的控制裝置相連接。避雷器洩漏電流 取樣電路由並聯的壓敏電阻、取樣電阻和濾波電容組成，當未達到氧化鋅避雷器的起始動 作電壓時，氧化鋅避雷器的洩漏電流很小，僅為微安(PA)級，此時避雷器洩漏電流取樣電 路輸出電壓信號也很小，近乎為零。當有超過氧化鋅避雷器的起始動作電壓的過電壓時，氧 化鋅避雷器起鉗位作用，流過氧化鋅避雷器的電流大大增加，避雷器洩漏電流檢測單元得 到避雷器洩漏電流取樣電路輸出的電壓信號，與設定值進行比較。如果為寬脈衝過電壓， 避雷器洩漏電流取樣電路輸出的電壓信號將超過設定值，表明流過整流端氧化鋅避雷器和 /或輸出端氧化鋅避雷器的平均電流已超過允許值，為了避免避雷器熱擊穿，此時避雷器洩 漏電流檢測單元輸出超壓信號給電子束加工設備的加速高壓電源的供電電源的控制裝置， 用來降低供電電壓或切斷供電電源；如果是尖鋒脈衝過電壓，避雷器洩漏電流取樣電路的 濾波電容的平緩作用使得避雷器洩漏電流取樣電路的輸出電壓不超過設定值，避免了避雷 器洩漏電流檢測單元輸出錯誤信號；當寬脈衝大電流通過避雷器洩漏電流取樣電路時，壓 敏電阻動作限壓，保護取樣電阻和濾波電容避免被損毀。 本實用新型具有抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速電源的優點為1、避雷器能 將雷擊或電源內部產生的瞬時過電壓能量轉化成熱量吸收掉，加速高壓電源各部件得到保 護，保證正常運行，延長使用壽命；2、整流端氧化鋅避雷器對升壓變壓器高壓輸出側的多相 過電壓同時抑制保護，較之在交流側進行多相過電壓抑制保護節省避雷器數目，且結構簡 單降低成本；3、避雷器洩漏電流取樣電路連接避雷器洩漏電流檢測單元在過壓為寬脈衝產 生的避雷器平均電流過大時送出超壓信號，使設備電源控制裝置能及時降低供電電壓或切 斷供電電源保護避雷器；4、尖鋒脈衝電流和寬脈衝大電流時避雷器洩漏電流取樣電路能得 到保護。

圖1為本抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速電源實施例結構圖， 圖中標號為1、升壓整流單元；2、整流端氧化鋅避雷器；3、高壓濾波單元；4、輸出
端氧化鋅避雷器；5、取樣單元；6、避雷器洩漏電流取樣電路；7、避雷器洩漏電流檢測單元。
具體實施方式本實用新型抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速高壓電源實施例如圖1所示，包 括升壓整流單元1、高壓濾波單元3和取樣單元5 ;升壓整流單元包括升壓變壓器和高壓整 流矽堆，其輸出端接高壓濾波單元3 ;高壓濾波單元3是電感和電容組成的無源濾波電路其 高壓輸出端接至電子槍的陰極，電子槍的陽極接地；高壓濾波單元3的輸出端還接有取樣 單元5，取樣單元5有加速電壓取樣電阻和電子束流取樣電阻，輸出加速高壓電源工作電壓 取樣信號Ua和電子束流取樣信號Ib。本高壓加速電源還包括有整流端氧化鋅避雷器2和輸出端氧化鋅避雷器4。整流端氧化鋅避雷器2 —端接於升壓整流單元1的高壓輸出端， 輸出端氧化鋅避雷器4 一端接於高壓濾波單元3的高壓輸出端，二避雷器2、4的低壓端接 避雷器漏電流取樣電路6後接地，避雷器洩漏電流取樣電路6連接避雷器洩漏電流檢測單 元7，避雷器洩漏電流檢測單元7輸出超壓信號E，其輸出端與電子束加工設備的高壓加速 電源的供電電源的控制裝置相連接。 整流端氧化鋅避雷器2起始動作電壓為加速高壓電源額定電壓的1. 5 1. 8倍。 輸出端氧化鋅避雷器4起始動作電壓為加速高壓電源額定電壓的1. 1 1. 15倍。本例的 氧化鋅避雷器的通流容量為3kA。 避雷器洩漏電流取樣電路6由並聯的壓敏電阻Ru、取樣電阻R和濾波電容C組成， 本例中取樣電阻R為10W/lk Q ，壓敏電阻Ru的壓敏電壓為33V，通流容量選為0. 5kA，濾波 電容C選用0. 01 ii F/100V的瓷介電容。 當未達到氧化鋅避雷器2和/或4的起始動作電壓時，氧化鋅避雷器2和/或4的 洩漏電流僅為微安(PA)級，此時避雷器洩漏電流取樣電路6輸出電壓信號近乎為零。當有 超過氧化鋅避雷器2和/或4的起始動作電壓的過電壓時，氧化鋅避雷器2和/或4起鉗位 作用，流過氧化鋅避雷器2和/或4的電流大大增加，避雷器洩漏電流檢測單元7得到避雷 器洩漏電流取樣電路6輸出的電壓信號，與設定值5V進行比較。如果為寬脈衝過電壓，避 雷器洩漏電流取樣電路6輸出的電壓信號將超過5V，表明整流端氧化鋅避雷器2和/或輸 出端氧化鋅避雷器4的平均電流已超過5mA安全值，為了避免避雷器熱擊穿，此時避雷器洩 漏電流檢測單元7輸出超壓信號E給電子束加工設備的高壓加速電源的供電電源的控制裝 置，用來降低供電電壓或切斷供電電源。但是尖鋒脈衝過電壓時，由於避雷器洩漏電流取樣 電路6的濾波電容C的平緩作用使得避雷器洩漏電流取樣電路6的輸出電壓不會超過5V， 避免了避雷器洩漏電流檢測單元7輸出錯誤信號；當寬脈衝大電流通過避雷器洩漏電流取 樣電路6時，壓敏電阻Ru動作限壓於33V，保護取樣電阻R和濾波電容C避免被損毀。 上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的 具體個例，本實用新型並非限定於此。凡在本實用新型的公開的範圍之內所做的任何修改、 等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速高壓電源，包括升壓整流單元(1)、高壓濾波單元(3)和取樣單元(5)；升壓整流單元包括升壓變壓器和高壓整流矽堆，其輸出端接高壓濾波單元(3)；高壓濾波單元(3)是電感和電容組成的無源濾波電路，高壓濾波單元(3)的高壓輸出端接至電子槍的陰級；高壓濾波單元(3)的輸出端還接有取樣單元(5)，取樣單元(5)有加速電壓取樣電阻和電子束流取樣電阻，輸出加速高壓電源工作電壓取樣信號和電子束流取樣信號；其特徵在於還包括有整流端氧化鋅避雷器(2)和輸出端氧化鋅避雷器(4)，整流端氧化鋅避雷器(2)一端接於升壓整流單元(1)的高壓輸出端，輸出端氧化鋅避雷器(4)一端接於高壓濾波單元(3)的高壓輸出端。
2. 根據權利要求1所述的抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速高壓電源，其特徵在於所述整流端氧化鋅避雷器(2)起始動作電壓為加速高壓電源額定電壓的1.5 1.8 倍；輸出端氧化鋅避雷器(4)起始動作電壓為加速高壓電源額定電壓的1. 1 1. 15倍。
3. 根據權利要求1或2所述的抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速高壓電源，其特徵 在於所述整流端氧化鋅避雷器(2)和輸出端氧化鋅避雷器(4)的低壓端接避雷器漏電流取 樣電路(6)後接地，避雷器洩漏電流取樣電路(6)連接避雷器洩漏電流檢測單元(7)，避雷 器洩漏電流檢測單元(7)的輸出端與電子束加工設備的加速高壓電源的供電電源的控制 裝置相連接；避雷器洩漏電流取樣電路(6)由並聯的壓敏電阻、取樣電阻和濾波電容組成。
專利摘要本實用新型為抑制瞬時過壓的電子束加工設備加速高壓電源，其整流端氧化鋅避雷器一端接於升壓整流單元的高壓輸出端，輸出端氧化鋅避雷器一端接於高壓濾波單元的高壓輸出端，二避雷器另一端接地。整流端氧化鋅避雷器對升壓變壓器高壓側的多相過電壓同時抑制保護。輸出端氧化鋅避雷器為加速高壓電源內部瞬時過壓主抑制元件。二避雷器的低壓端還可經避雷器漏電流取樣電路後接地。避雷器洩漏電流取樣電路連接避雷器洩漏電流檢測單元，後者的輸出端與加速電源的供電電源的控制裝置相接，其輸出的超壓信號使控制裝置降低供電電壓或切斷供電電源，避免避雷器熱擊穿。本加速電源能抑制雷擊或電源內部的過電壓，延長壽命。
文檔編號H02M7/04GK201479025SQ20092014124
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月26日 優先權日2009年8月26日
發明者李文敏, 羅達琪, 莫力林, 莫遠林, 費翔, 郭華豔, 陸思恆, 韋壽祺, 馬曉東, 黃小東 申請人:桂林獅達機電技術工程有限公司