CN102357730A - 一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，该偏压电源装置包括偏压基值产生模块、偏压脉冲产生模块、电压闭环电路、PWM电路和驱动电路。偏压基值产生模块的输出正极串联到60kV～150kV高压电源的输出负极，偏压基值产生模块输出负极和偏压脉冲产生电路输出正极串联，偏压脉冲产生电路输出负极串联到电子枪的栅极，该装置与高压电源和阴极加热电源共同作用产生幅值、占空比和频率均可调节的脉冲束流。

Description

一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置

技术领域

本发明涉及一种适用于真空电子束焊机的电源，更确切地说，是指一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置

背景技术

电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极通过直接或间接加热发射电子，这些电子在高压电场的加速下，通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束，用此电子束去轰击工件，巨大的动能转化为热能，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。

1990年9月第一版出版的《真空电子束焊接设备及工艺》一书，在第二章真空电子束焊机中公开了真空电子束焊机的各部分结构。其中电子束焊接电源包括阳极高压主电源(又称高压电源)、阴极加热电源、以及束流控制用高压电源系统(主要包括栅极偏压电源)，束流控制用高压电源系统用于控制电子束流的大小和稳定性。

为使电子束聚焦处于最佳状态下，要调整的电子束焊接主要工艺参数是加速电压、电子束流、焊接速度、电子枪工作距离和焦点位置等，在所有工艺参数中电子束流与高压加速电压一起决定电子束的功率。在电子束焊接中，由于高压加速电压基本不变，增加电子束电流，熔深和熔宽都会增加，所以为满足不同的焊接工艺需要，需要经常连续控制和调整电子束流，为了实现对电子束流的控制和快速调节，必须设计束流控制用高压电源系统来保证电子束流的调节和稳定。最初的电子束焊机其电子束流的大小调节是依靠阴极加热电流的大小来保证，加热电流大时电子束流大，反之亦然。这种调节方式精度低，较难适应电子束焊接的工艺需要。随着近代电子束制造技术的快速发展，人们研究用栅极偏压电源来控制电子束流的大小。它的原理是在阴极和聚束极(又称栅极)之间加一栅极偏压电源，用调节栅偏电压的大小来调节电子束流的大小，如图1所示。

对于电子束焊接厚度大的工件，为了增加焊接的深宽比，一般增大电子束流，而随着电子束流增大，焊接熔池上方的金属蒸气会大量增加，这会干扰和阻断电子束对工件的焊接通道，难以获得高质量的大深宽比的焊缝，从而影响焊缝的品质；同时对于需要进行电子束焊接的薄壁工件，焊接薄壁零件面积大，要求变形小，常规连续束流电子束焊接也难以满足要求。

发明内容

为了解决上述缺陷，本发明提供了一种适用于脉冲电子束焊接偏压电源装置。该装置将栅极偏压调制成偏压基值大小、偏压脉冲幅值、偏压脉冲占空比和偏压脉冲频率均可调节的脉冲偏压，通过与高压电源和阴极加热电源共同作用产生脉冲束流。该装置由前级低压电路和后级高压电路组成，后级高压电路放在盛满变压器油的密封油箱内，通过控制前级低压电路实现偏压脉冲频率0～3kHz、幅值0～2000V和占空比0～100％连续调节，对应实现脉冲束流频率0～3kHz、幅值0～200mA和占空比0～100％连续调节。

当偏压基值产生模块和偏压脉冲产生模块均工作时，该偏压电源装置能够实现脉冲偏压；当偏压基值产生模块工作，而偏压脉冲产生模块不工作时，该偏压电源装置能够实现常规直流偏压。

本发明是一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，该偏压电源装置包括偏压基值产生模块、偏压脉冲产生模块、电压闭环电路、PWM电路和驱动电路；

所述的偏压基值产生模块包括有第一整流滤波电路(101)、第一斩波降压电路(102)、第一半桥逆变电路(103)、第一高频升压变压器(104)和第二整流滤波电路(105)；

所述的偏压脉冲产生模块包括有第三整流滤波电路(201)、第二斩波降压电路(202)、第二半桥逆变电路(203)、第二高频升压变压器(204)和第四整流滤波电路(205)；

所述的电压闭环电路包括有第一电压闭环电路(111)和第二电压闭环电路(211)；

所述的PWM电路包括有第一PWM电路(112)、第二PWM电路(107)、第三PWM电路(212)、第四PWM电路(207)；

所述的驱动电路包括有第一驱动电路(113)、第二驱动电路(213)、第三驱动电路(109)、第四驱动电路(108)、第五驱动电路(209)和第六驱动电路(208)；

第一整流滤波电路(101)用于对交流三相380V电压进行整流滤波处理后，输出540V直流电压信号U₁₀₁，并输出给第一斩波降压电路(102)；

第一斩波降压电路(102)用于对接收的540V直流电压信号U₁₀₁进行直流电压调节至工作电压信号U₁₀₂，并输出给第一半桥逆变电路(103)；

第一半桥逆变电路(103)对接收的工作电压信号U₁₀₂转换成第一交流方波电压U₁₀₃输出给第一高频升压变压器(104)的原边；

第一高频升压变压器(104)用于对第一交流方波电压U₁₀₃进行升压处理，并将升压后的第二交流方波电压U₁₀₄输出给第二整流滤波电路(105)；

第二整流滤波电路(105)依据60kV～150kV高压电源输出的-60kV～-150kV电压对第二交流方波电压U₁₀₄进行整流滤波处理，输出0～2000V的直流电压信号U₁₀₅；

第一电压传感器(110)用于采集第一斩波降压电路(102)的输出工作电压信号U₁₀₂，并将该工作电压信号U₁₀₂作为电压闭环反馈作用到第一电压闭环电路(111)；

第一电压闭环电路(111)对给定电压信号U_g1和工作电压信号U₁₀₂进行PI闭环调节输出恒定电压信号U₁₁₁给第一PWM电路(112)；

第一PWM电路(112)把恒定电压信号U₁₁₁转换成PWM方波P₁作用到第一驱动电路(113)的输入端；

第一驱动电路(113)将PWM方波P₁弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一斩波降压电路(102)开关管T_r1的栅极；

第一电流传感器(106)用于采集第一高频升压变压器(104)的原边回路电流If₁，并将该回路电流If₁作为过流保护信号作用到第二PWM电路(107)；

第二PWM电路(107)第一方面用于产生PWM方波P₃和PWM方波P₄；第二方面将PWM方波P₃作用在第三驱动电路(109)的输入端；第三方面将PWM方波P₄作用在第四驱动电路(108)的输入端；

第三驱动电路(109)将PWM方波P₃弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一半桥逆变电路(103)上开关管T_r3的栅极；

第四驱动电路(108)将PWM方波P₄弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一半桥逆变电路(103)下开关管T_r4的栅极；

第三整流滤波电路(201)用于对交流三相380V电压进行整流滤波处理后，输出540V直流电压信号U₂₀₁，并输出给第二斩波降压电路(202)；

第二斩波降压电路(202)用于对接收的540V直流电压信号U₂₀₁进行直流电压调节至工作电压信号U₂₀₂，并输出给第二半桥逆变电路(203)；

第二半桥逆变电路(203)对接收的工作电压信号U₂₀₂转换成第三交流方波电压U₂₀₃输出给第二高频升压变压器(204)的原边；

第二高频升压变压器(204)用于对第三交流方波电压U₂₀₃进行升压处理，并将升压后的第四交流方波电压U₂₀₄输出给第二整流滤波电路(205)；

第四整流滤波电路(205)依据0～2000V的直流电压信号U₁₀₅对第四交流方波电压U₂₀₄进行整流滤波处理，输出幅值为0～2000V、频率为0～3kHz和占空比为0～100％的直流方波电压信号U₂₀₅，该直流方波电压信号U₂₀₅作用到电子枪栅极上；

第二电压传感器(210)用于采集第二斩波降压电路(202)的输出工作电压信号U₂₀₂，并将该工作电压信号U₂₀₂作为电压闭环反馈作用到第二电压闭环电路(211)；

第二电压闭环电路(211)对给定电压信号U_g2和工作电压信号U₂₀₂进行PI闭环调节输出恒定电压信号U₂₁₁给第三PWM电路(212)；

第三PWM电路(212)把恒定电压信号U₂₁₁转换成PWM方波P₂作用到第二驱动电路(213)的输入端；

第二驱动电路(213)把PWM方波P₂弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二斩波降压电路(202)开关管T_r2的栅极；

第二电流传感器(206)用于采集第二高频升压变压器(204)的原边的回路电流If₂，并将该回路电流If₂作为过流保护信号作用到第四PWM电路(207)；

第四PWM电路(207)第一方面用于产生PWM方波P₅和PWM方波P₆；第二方面将PWM方波P5作用在第五驱动电路(209)的输入端；第三方面将PWM方波P₆作用在第六驱动电路(208)的输入端；

第五驱动电路(209)将PWM方波P₅弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二半桥逆变电路(203)上开关管T_r5的栅极；

第六驱动电路(208)将PWM方波P₆弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二半桥逆变电路(203)下开关管T_r6的栅极。

本发明一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置的优点在于：

①偏压基值产生模块和偏压脉冲产生模块采用斩波降压和半桥逆变串联的电路构成，有利于偏压脉冲基值和偏压脉冲峰值调节和脉冲波形的精准控制；并且该装置通过控制前级低压电路的方式实现后级高压最终偏压脉冲输出，此控制方式简捷、安全和可靠。

②偏压基值产生模块和偏压脉冲产生模块中的前级低压电路部分均有过流保护功能，当回路中的电流超过保护电流时，偏压基值产生电路和偏压脉冲产生电路切断输出，并通过同步电路保证在整个周期内切断。

③采用本发明偏压电源装置进行脉冲电子束焊接，在同样平均功率下，脉冲电子束焊的峰值功率比常规连续束流电子束焊接高得多，从而可有效地增加熔深，改善焊缝质量，特别对于薄壁零件焊接，脉冲电子束焊接起到降低热输入和防止被焊工件过热，减少焊接变形的效果。

④采用本发明偏压电源装置，既能实现脉冲偏压，又能实现常规直流偏压，即在同一台设备上实现脉冲电子束焊接和常规连续束流电子束焊接自由切换，满足不同焊接工艺的需求。

附图说明

图1是常规电子束焊接电源的结构框图。

图2是本发明一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置的功能结构框图。

图3是本发明偏压基值产生电路和偏压脉冲产生电路原理图。

图4A是本发明第一PWM电路原理图。

图4B是本发明第二PWM电路原理图。

图5A是本发明第三PWM电路原理图。

图5B是本发明第四PWM电路原理图。

图6A是本发明第一驱动电路原理图。

图6B是本发明第二驱动电路原理图。

图6C是本发明第三驱动电路原理图。

图6D是本发明第四驱动电路原理图。

图6E是本发明第五驱动电路原理图。

图6F是本发明第六驱动电路原理图。

图7是本发明输出偏压电压与电子束流关系示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明是一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，该偏压电源装置包括偏压基值产生模块、偏压脉冲产生模块、电压闭环电路、PWM(脉冲宽度调制)电路和驱动电路。

偏压基值产生模块包括有第一整流滤波电路101、第一斩波降压电路102、第一半桥逆变电路103、第一高频升压变压器104和第二整流滤波电路105。

偏压脉冲产生模块包括有第三整流滤波电路201、第二斩波降压电路202、第二半桥逆变电路203、第二高频升压变压器204和第四整流滤波电路205。

电压闭环电路包括有第一电压闭环电路111和第二电压闭环电路211。

PWM(脉冲宽度调制)电路包括有第一PWM电路112、第二PWM电路107、第三PWM电路212、第四PWM电路207。

驱动电路包括有第一驱动电路113、第二驱动电路213、第三驱动电路109、第四驱动电路108、第五驱动电路209和第六驱动电路208。

参见图2所示，下面将以每个电路输入输出信号的流程进行详细说明其实现的功能。

(一)第一整流滤波电路101

第一整流滤波电路101用于对交流三相380V电压进行整流滤波处理后，输出540V直流电压信号U₁₀₁，并输出给第一斩波降压电路102。

(二)第一斩波降压电路102

第一斩波降压电路102用于对接收的540V直流电压信号U₁₀₁进行直流电压调节至工作电压信号U₁₀₂，并输出给第一半桥逆变电路103。

(三)第一半桥逆变电路103

第一半桥逆变电路103对接收的工作电压信号U₁₀₂转换成交流方波电压信号U₁₀₃(简称为第一交流方波电压U₁₀₃)输出给第一高频升压变压器104的原边。

(四)第一高频升压变压器104

第一高频升压变压器104用于对第一交流方波电压U₁₀₃进行升压处理，并将升压后的交流方波电压信号U₁₀₄(简称为第二交流方波电压U₁₀₄)输出给第二整流滤波电路105。

(五)第二整流滤波电路105

第二整流滤波电路105依据60kV～150kV高压电源输出的-60kV～-150kV电压对第二交流方波电压U₁₀₄进行整流滤波处理，输出0～2000V的直流电压信号U₁₀₅。

所述直流电压信号U₁₀₅的偏压脉冲基值记为U_b。

(六)第一电压传感器110

第一电压传感器110用于采集第一斩波降压电路102的输出工作电压信号U₁₀₂，并将该工作电压信号U₁₀₂作为电压闭环反馈作用到第一电压闭环电路111。

(七)第一电压闭环电路111

第一电压闭环电路111对给定电压信号U_g1和工作电压信号U₁₀₂进行PI闭环调节输出恒定电压信号U₁₁₁给第一PWM电路112。

(八)第一PWM电路112

第一PWM电路112把恒定电压信号U₁₁₁转换成PWM方波P₁作用到第一驱动电路113的输入端。

(九)第一驱动电路113

第一驱动电路113将PWM方波P₁弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一斩波降压电路102开关管T_r1的栅极。

(十)第一电流传感器106

第一电流传感器106用于采集第一高频升压变压器104的原边回路电流If₁，并将该回路电流If₁作为过流保护信号作用到第二PWM电路107。

(十一)第二PWM电路107

第二PWM电路107第一方面用于产生PWM方波P₃和PWM方波P₄；第二方面将PWM方波P₃作用在第三驱动电路109的输入端；第三方面将PWM方波P₄作用在第四驱动电路108的输入端。

(十二)第三驱动电路109

第三驱动电路109将PWM方波P₃弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一半桥逆变电路103上开关管T_r3的栅极。

(十三)第四驱动电路108

第四驱动电路108将PWM方波P₄弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一半桥逆变电路103下开关管T_r4的栅极。

在本发明中，第一整流滤波电路101、第一斩波降压电路102、第一半桥逆变电路103、第一高频升压变压器104和第二整流滤波电路105构成偏压基值产生模块。该偏压基值产生模块用于产生直流电压，并作为偏压脉冲的基值。

(十四)第三整流滤波电路201

第三整流滤波电路201用于对交流三相380V电压进行整流滤波处理后，输出540V直流电压信号U₂₀₁，并输出给第二斩波降压电路202。

(十五)第二斩波降压电路202

第二斩波降压电路202用于对接收的540V直流电压信号U₂₀₁进行直流电压调节至工作电压信号U₂₀₂，并输出给第二半桥逆变电路203。

(十六)第二半桥逆变电路203

第二半桥逆变电路203对接收的工作电压信号U₂₀₂转换成交流方波电压信号U₂₀₃(简称为第三交流方波电压U₂₀₃)输出给第二高频升压变压器204的原边。

(十七)第二高频升压变压器204

第二高频升压变压器204用于对第三交流方波电压U₂₀₃进行升压处理，并将升压后的交流方波电压信号U₂₀₄(简称为第四交流方波电压U₂₀₄)输出给第二整流滤波电路205。

(十八)第四整流滤波电路205

第四整流滤波电路205依据0～2000V的直流电压信号U₁₀₅对第四交流方波电压U₂₀₄进行整流滤波处理，输出幅值为0～2000V、频率为0～3kHz和占空比为0～100％的直流方波电压信号U₂₀₅，该直流方波电压信号U₂₀₅作用到电子枪栅极上。

所述直流电压信号U₁₀₅的偏压脉冲基值记为U_b。

所述直流方波电压信号U₂₀₅的偏压脉冲峰值记为U_P。

(十九)第二电压传感器210

第二电压传感器210用于采集第二斩波降压电路202的输出工作电压信号U₂₀₂，并将该工作电压信号U₂₀₂作为电压闭环反馈作用到第二电压闭环电路211。

(二十)第二电压闭环电路211

第二电压闭环电路211对给定电压信号U_g2和工作电压信号U₂₀₂进行PI闭环调节输出恒定电压信号U₂₁₁给第三PWM电路212。

(二十一)第三PWM电路212

第三PWM电路212把恒定电压信号U₂₁₁转换成PWM方波P₂作用到第二驱动电路213的输入端。

(二十二)第二驱动电路213

第二驱动电路213把PWM方波P₂弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二斩波降压电路202开关管T_r2的栅极。

(二十三)第二电流传感器206

第二电流传感器206用于采集第二高频升压变压器204的原边的回路电流If₂，并将该回路电流If₂作为过流保护信号作用到第四PWM电路207。

(二十四)第四PWM电路207

第四PWM电路207第一方面用于产生PWM方波P₅和PWM方波P₆；第二方面将PWM方波P₅作用在第五驱动电路209的输入端；第三方面将PWM方波P₆作用在第六驱动电路208的输入端。

(二十五)第五驱动电路209

第五驱动电路209将PWM方波P₅弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二半桥逆变电路203上开关管T_r5的栅极。

(二十六)第六驱动电路208

第六驱动电路208将PWM方波P₆弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二半桥逆变电路203下开关管T_r6的栅极。

在本发明中，通过分别控制偏压基值产生模块和偏压脉冲产生模块的斩波降压电路调节偏压脉冲基值和偏压脉冲峰值；通过控制偏压脉冲产生模块的半桥逆变电路实现幅值、频率和占空比可调的偏压脉冲；偏压脉冲产生方式为：偏压脉冲产生模块通过控制半桥逆变电路开关管T_r5和开关管T_r6的关断频率实现最终脉冲输出，即控制图5B中第四PWM电路的PWM发生器U2芯片SG2525的外部信号输入端(第10脚)的关断频率实现SG2525的PWM输出端(第11脚和第14脚)关断频率。当SG2525的PWM输出端关断时，开关管T_r5和开关管T_r6的全部关断，此时偏压脉冲产生电路输出为零；当SG2525的PWM输出端正常时，开关管T_r5和开关管T_r6的交替开通，此时偏压脉冲产生电路输出为固定值，通过图5B中脉冲调节电路输出的脉冲控制SG2525的外部信号输入端的关断频率实现最终的偏压脉冲输出。该控制方式相比在斩波降压电路实现脉冲输出或其他方式实现脉冲输出，波形畸变小，控制精度高和能够实现更高的频率(3kHz)，若在斩波降压电路实现脉冲输出最高频频在200Hz左右。

当偏压基值产生模块和偏压脉冲产生模块均工作时，该偏压电源装置能够实现脉冲偏压，即能够实现脉冲电子束焊接。偏压基值产生模块控制偏压脉冲基值，偏压脉冲产生电路分别控制偏压脉冲峰值、偏压脉冲频率和偏压脉冲占空比。

当偏压基值产生模块工作，而偏压脉冲产生模块不工作时，偏压基值产生模块输出负极信号经过电阻R₂流经整流桥B₃的二极管到达电子枪栅极，此时偏压电源装置能够实现常规直流偏压，即能够实现常规连续束流电子束焊接。

在本发明中，参见图3所示的偏压基值产生模块，首先将380V工频交流电进行三相全波整流滤波后，得到大约540V左右的直流，包括整流桥B₁、滤波电感L₁和滤波电容C₁，然后经过斩波降压模块将得到的直流电进行调节，包括功率开关管T_r1、功率二极管D₁、滤波电感L₂和滤波电容C₃，最后经过半桥逆变模块把直流逆变成交流电接到高频升压变压器T₁原边，包括功率开关管T_r3和功率开关管T_r4，电容C₅和电容C₆。后级高压电路主要由高频升压变压器T₁、整流桥B₂、滤波电容C₉、限流电阻R₁组成，高频升压变压器T₁首先将原边的电压升压，然后经过整流桥B₂和滤波电容C₉将交流变成直流。偏压基值产生模块输出电压正极通过限流电阻R₁串联到高压电源的负极。

在本发明中，参见图3所示的偏压脉冲产生模块，该模块的输入直接并联到整流桥B₁输出端，然后经过滤波电容C₂滤波成直流，直流经过斩波降压模块进行调节，包括功率开关管T_r2、功率二极管D₂、滤波电感L₃和滤波电容C₄，最后经过半桥逆变模块把直流逆变成交流电接到高频升压变压器T₂原边，包括功率开关管T_r5和功率开关管T_r6，电容C₇和电容C₈。后级高压电路主要由高频升压变压器T₂、整流桥B₃、滤波电容C₁₀、限流电阻R₂组成，高频升压变压器T₂首先将原边的电压升压，然后经过整流桥B₃和滤波电容C₁₀将交流变成直流。偏压脉冲产生电路输出电压正极通过限流电阻R₂串联到偏压基值产生电路输出电压的负极，偏压脉冲产生电路输出电压负极串联到电子枪的栅极。

在本发明中，偏压基值产生模块和偏压脉冲产生模块中的PWM电路采用PWM专用芯片SG2525，双极性集成运放电路选取TL084芯片。

第一PWM电路如图4A所示，是为偏压基值产生电路斩波降压部分开关管T_r1产生PWM方波，各端子连接关系如下：

偏压基值产生电路斩波降压部分输出C₃两端连接电压传感器，电压采样信号U_f1连接电阻R₁₇和电阻R₁₉，电阻R₁₇输出端接在运放芯片U3B的第6脚，运放芯片U3B的第6脚与第7脚之间串联有电阻R₂₂，电阻R₂₅接在运放芯片U3B的第5脚和信号地之间；电阻R₁₉输出端接在运放芯片U3B的第9脚，运放芯片U3B的第9脚与第8脚之间串联有电容C₇，电阻R₂₁接在运放芯片U3B的第10脚和信号地之间；

偏压基值产生电路幅值输出电压给定信号U_g1连接电阻R₁₈和电阻R₂₀，电阻R₁₈的输出端接在运放芯片U3B的第6脚，电阻R₂₀的输出端接在运放芯片U3B的第9脚；

运放芯片U3B的第7脚连接电阻R₂₃，运放芯片U3B的第8脚连接电阻R₂₄，电阻R₂₃和电阻R₂₄的输出端连接在一起，共同接在运放芯片U3A的第12脚上；芯片运放芯片U3A的第13脚连接第14脚，第14脚与二极管D₁的阴极连接，二极管D₁的阳极与PWM发生器U4的第9脚连接，运放芯片U3A的第14脚的输出为输出恒压控制调节信号；

偏压基值产生电路斩波降压部分PWM发生器U4的第9脚与电容C₈相连，电容C₈的另一端与信号地相连；PWM发生器U4的第2脚与电阻R₁₀相连，第1脚与电阻R₁₁、电阻R₁₂和电容C₉相连，电阻R₁₁和电阻R₁₀的另一端连接在一起，共同接到信号电源+5V，电阻R₁₂和电容C₉的另一端共同接到信号地；PWM发生器U4的第12脚接信号地，第3脚接电阻R₁₃，电阻R₁₃的另一端接信号地；PWM发生器U4的第13脚和第15脚连接在一起，共同接到信号电源+15V和电容C₁₃，电容C₁₃的另一端接信号地；PWM发生器U4的第5脚接电容C₁₂，第7脚接电阻R₁₅后接电容C₁₂，第6脚接电阻R₁₆，第8脚接电容C₁₄，电容C₁₂、电容C₁₄和电阻R₁₆的另一端连接在一起，共同接信号地；PWM发生器U4的第16脚接电容C₁₁，第4脚接电容C₁₀，电容C₁₀和电容C₁₁的另一端共同接信号地；PWM发生器U4的第11脚接二极管D₂的阳极，PWM发生器U4的第14脚接二极管D₃的阳极，二极管D₂和二极管D₃的阴极接在一起和电阻R₁₄相连，输出信号P₁接到第一驱动电路的电阻R1-1的一端，电阻R₁₄的另一端接信号地。

第一驱动电路如图6A所示，电阻R1-1的另一端接光电隔离芯片的U 13的第2脚，光电隔离芯片的U 13的第3脚接信号地，光电隔离芯片的U 13第5脚接驱动地GND 1，光电隔离芯片的U 13的第6脚接三极管Q 1的基极，光电隔离芯片的U 13的第7脚和光电隔离芯片的U 13的第8脚连接在一起，共同接驱动电源+5V1，同时驱动电源+5V1还连接有电阻R2-1和R3-1，电阻R2-1的另一端与三极管Q1的基极相连，电阻R3-1的另一端与三极管Q1的集电极和驱动芯片U14的第2脚和第4脚相连，三极管Q1的发射极与驱动地GND1相连；驱动芯片U14的第6脚与驱动电源+15V1和电容C 1-1相连，电容C 1-1的另一端与驱动地GND 1相连，驱动芯片U 14的第3脚与驱动地GND 1相连，驱动芯片U 14的第5脚与电阻R5-1相连，驱动芯片U 14的第7脚与电阻R4-1相连；电阻R5-1和电阻R4-1的另一端连在一起，共同与功率开关管Tr1的栅极G相连。

第二PWM电路如图4B所示，是为偏压基值产生电路半桥逆变部分开关管T_r3和开关管T_r4产生PWM方波，各端子连接关系如下：

偏压基值产生电路半桥逆变部分高频变压器T₁原边电流传感器采样信号I_f1连接电阻R₅₂、电阻R₅₃和电容C₅₀，电阻R₅₂和电容C₅₀另一端接地，电阻R₅₃另一端与电容C₅₁和运放芯片U 12的2脚相连，电容C₅₁另一端接地，电阻R₅₁和电阻R₅₅串联接到运放芯片U 12的3脚，R₅₅的另一脚接+5V，R₅₁的另一脚接地。运放芯片U12的1脚、电阻R₅₄和电容C₅₁连接到一点共同连接到与非门芯片U13的1脚，电阻R₅₄的另一脚接+5V，电容C₅₂的另一脚接地，与非门芯片U13的14脚和电容C₅₃共同接到+5V，电容C₅₃的另一脚接地，与非门芯片U 13的9脚接到PWM发生器U5的10脚，当电流传感器采样信号I_f1超出保护值时，运放芯片U12的2脚电位大于3脚电位，运放芯片U 12的1脚输出为低，与非门芯片U 13的9脚输出为高，对应PWM发生器U5的10脚为高，因此PWM发生器U5关断输出，电流保护起作用。PWM发生器U5的第2脚与电阻R₂₅相连，第1脚与电阻R₂₆、电阻R₂₇和电容C₁₅相连，电阻R₂₅和电阻R₂₆的另一端连接在一起，共同接到信号电源+5V，电阻R₂₇和电容C₁₅的另一端共同接到信号地；PWM发生器U5的第12脚接信号地，第3脚接电阻R₃₀，电阻R₃₀的另一端接信号地；PWM发生器U5的第13脚和第15脚连接在一起，共同接到信号电源+15V和电容C₂₁，电容C₂₁的另一端接信号地；PWM发生器U5的第5脚接电容C₂₀，第7脚接电阻R₂₈后接电容C₂₀，第6脚接电阻R₂₉，第8脚接电容C₁₉，电容C₁₉、电容C₂₀和电阻R₂₉的另一端连接在一起，共同接信号地；PWM发生器U5的第16脚接电容C₁₇，第4脚接电容C₁₆，电容C₁₆和C₁₇的另一端共同接信号地；PWM发生器U5的第11脚输出信号P₃，第14脚输出信号P₄，输出信号P₃和输出信号P₄分别接到第三驱动电路的电阻R1-3和第四驱动电路的电阻R1-4的一端。

第三驱动电路如图6C所示，电阻R1-3的另一端接光电隔离芯片的U 17的第2脚，光电隔离芯片的U 17的第3脚接信号地，光电隔离芯片的U 17第5脚接驱动地GND 1，光电隔离芯片的U 17的第6脚接三极管Q 1的基极，光电隔离芯片的U 17的第7脚和光电隔离芯片的U 17的第8脚连接在一起，共同接驱动电源+5V1，同时驱动电源+5V1还连接有电阻R2-3和R3-3，电阻R2-3的另一端与三极管Q 1的基极相连，电阻R3-3的另一端与三极管Q1的集电极和驱动芯片U18的第2脚和第4脚相连，三极管Q1的发射极与驱动地GND1相连；驱动芯片U18的第6脚与驱动电源+15V1和电容C 1-3相连，电容C 1-3的另一端与驱动地GND 1相连，驱动芯片U 18的第3脚与驱动地GND 1相连，驱动芯片U 18的第5脚与电阻R5-3相连，驱动芯片U18的第7脚与电阻R4-3相连；电阻R5-3和电阻R4-3的另一端连在一起，共同与功率开关管Tr3的栅极G相连。

第四驱动电路如图6D所示，电阻R1-4的另一端接光电隔离芯片的U 19的第2脚，光电隔离芯片的U 19的第3脚接信号地，光电隔离芯片的U 19第5脚接驱动地GND 1，光电隔离芯片的U 19的第6脚接三极管Q 1的基极，光电隔离芯片的U 19的第7脚和光电隔离芯片的U 19的第8脚连接在一起，共同接驱动电源+5V1，同时驱动电源+5V1还连接有电阻R2-4和R3-4，电阻R2-4的另一端与三极管Q1的基极相连，电阻R3-4的另一端与三极管Q1的集电极和驱动芯片U20的第2脚和第4脚相连，三极管Q1的发射极与驱动地GND1相连；驱动芯片U20的第6脚与驱动电源+15V1和电容C 1-1相连，电容C 1-1的另一端与驱动地GND 1相连，驱动芯片U20的第3脚与驱动地GND 1相连，驱动芯片U20的第5脚与电阻R5-4相连，驱动芯片U20的第7脚与电阻R4-4相连；电阻R5-1和电阻R4-4的另一端连在一起，共同与功率开关管Tr4的栅极G相连。

第三PWM电路如图5A所示，是为偏压基值产生电路斩波降压部分开关管T_r2产生PWM方波，各端子连接关系如下：

偏压脉冲产生电路斩波降压部分输出C₄两端连接电压传感器，电压采样信号U_f2连接电阻R₃₁和电阻R₃₃，电阻R₃₁输出端接在运放芯片U6B的第6脚，运放芯片U6B的第6脚与第7脚之间串联有电阻R₃₆，电阻R₄₄接在运放芯片U6B的第5脚和信号地之间；电阻R₃₃输出端接在运放芯片U6C的第9脚，运放芯片U6C的第9脚与第8脚之间串联有电容C₃₀，电阻R₃₅接在运放芯片U6C的第10脚和信号地之间；

偏压脉冲产生电路幅值输出电压给定信号U_g2连接电阻R₃₃和电阻R₃₂，电阻R₃₂的输出端接在运放芯片U6B的第6脚，电阻R₃₄的输出端接在运放芯片U6C的第9脚；

运放芯片U6B的第7脚连接电阻R₃₇，运放芯片U6C的第8脚连接电阻R₃₈，电阻R₃₇和电阻R₃₈的输出端连接在一起，共同接在运放芯片U6A的第12脚上；芯片运放芯片U6A的第13脚连接第14脚，第14脚与二极管D₄的阴极连接，二极管D₄的阳极与PWM发生器U7的第9脚连接，运放芯片U6A的第14脚的输出为输出恒压控制调节信号；

PWM发生器U7的第9脚与电容C₂₃相连，C₂₃的另一端与信号地相连；PWM发生器U7的第2脚与电阻R₃₉相连，PWM发生器U7的第1脚与电阻R₄₀、电阻R₄₆和电容C₂₄相连，电阻R₃₉和电阻R₄₀的另一端连接在一起，共同接到信号电源+5V，电阻R₁₂和电容C₉的另一端共同接到信号地；PWM发生器U7的第12脚接信号地，PWM发生器U7的第3脚接电阻R₄₅，电阻R₄₅的另一端接信号地；PWM发生器U7的第13脚和PWM发生器U7的第15脚连接在一起，共同接到信号电源+15V和电容C₂₉，电容C₂₉的另一端接信号地；PWM发生器U7的第5脚接电容C₂₈，PWM发生器U7的第7脚接电阻R₄₂后接电容C₂₈，PWM发生器U7的第6脚接电阻R₄₃，PWM发生器U7的第8脚接电容C₂₇，电容C₂₇、电容C₂₈和电阻R₄₃的另一端连接在一起，共同接信号地；PWM发生器U7的第16脚接电容C₂₆，第4脚接电容C₂₅，电容C₂₅和电容C₂₆的另一端共同接信号地；PWM发生器U7的第11脚接二极管D₅的阳极，PWM发生器U7的第14脚接二极管D₆的阳极，二极管D₅和二极管D₆的阴极接在一起和电阻R₄₁相连，输出信号P₂接到第二驱动电路的电阻R1-2的一端，电阻R₄₁的另一端接信号地。

第二驱动电路如图6B所示，电阻R1-2的另一端接光电隔离芯片的U 15的第2脚，光电隔离芯片的U 15的第3脚接信号地，光电隔离芯片的U 15第5脚接驱动地GND 1，光电隔离芯片的U 15的第6脚接三极管Q 1的基极，光电隔离芯片的U 15的第7脚和光电隔离芯片的U 15的第8脚连接在一起，共同接驱动电源+5V1，同时驱动电源+5V1还连接有电阻R2-2和R3-2，电阻R2-2的另一端与三极管Q1的基极相连，电阻R3-2的另一端与三极管Q1的集电极和驱动芯片U15的第2脚和第4脚相连，三极管Q1的发射极与驱动地GND1相连；驱动芯片U16的第6脚与驱动电源+15V1和电容C 1-2相连，电容C 1-2的另一端与驱动地GND 1相连，驱动芯片U 16的第3脚与驱动地GND 1相连，驱动芯片U 16的第5脚与电阻R5-2相连，驱动芯片U16的第7脚与电阻R4-2相连；电阻R5-2和电阻R4-2的另一端连在一起，共同与功率开关管Tr2的栅极G相连。

第四PWM电路如图5B所示，是为偏压基值产生电路半桥逆变部分开关管T_r5和开关管T_r6产生PWM方波，其中的脉冲调节电路跟PWM生成器共同控制偏压脉冲产生电路产生脉冲偏压。各端子连接关系如下：

脉冲调节电路的连接关系为：运放芯片U1的第3脚连接电阻R₆和电阻R₇，电阻R₇另一端接地，电阻R₆另一端接信号电源+5V，运放芯片U 1的第2脚连接DSP产生的PWM脉冲输入信号PWM-1，运放芯片U 1的第1脚通过电阻R₄连接到信号电源+5V，并把运放芯片U1的第1脚通过由触发器U8和触发器U9组成的同步电路连接到与非门芯片U2，与非门芯片U2的第9脚连接到PWM发生器U2的第10脚。通过控制信号PWM-1的频率和占空比实现不同频率和占空比脉冲偏压输出，其工作过程为：当DSP产生的脉冲PWM-1输出为低(零)时，运放芯片U 1的第2脚电位低于运放芯片U1的第3脚电位，运放芯片U1的第1脚电位为高，运放芯片U1的第1脚通过同步电路连接到与非门芯片U11的第1脚，因此与非门芯片U 11的第9脚电位为低(零)，从而PWM发生器U2的第10脚电位为零，此时PWM发生器正常输出；当DSP产生的脉冲PWM-1输出为高(+5V)时，运放芯片U1的第2脚电位高于运放芯片U1的第3脚电位，运放芯片U 1的第1脚电位为低(零)，运放芯片U 1的第1脚通过同步电路连接到与非门芯片U11的第1脚，因此与非门芯片U11的第9脚电位为高(+5V)，从而PWM发生器U2的第10脚电位为高，此时PWM发生器关断输出。

触发器U8和触发器U9组成的同步电路的作用是保证在整个周期切换。触发器U8和触发器U9组成的同步电路连接关系为：运放芯片U1的第1脚连接到触发器U8A的第5脚和触发器U9B的第5脚，触发器U8A的第1脚连接二极管D₈的阴极，触发器U8A的第2脚空置，触发器U8A的第3脚与触发器U8B的第9脚、触发器U8B的第12脚和电容C₄₅连接，电容C₄₅另一端接地，触发器U8A的第4脚和触发器U8A的第7脚接地，触发器U8A的第6脚与触发器U9A的第5脚、触发器U9A的第2脚连接，触发器U9A的第15脚连接到信号电源+5V。触发器U8B的第8脚和触发器U8B的第10脚接地，触发器U8B的第13脚与触发器U9B的第11脚和电容C₄₄连接，电容C₄₄另一端接地。触发器U9A的第1脚与触发器U9B的第8脚连接，触发器U9A的第3脚与二极管D₇的阳极、电容C₄₀、电阻R₆₀、二极管D₈的阳极和与非门芯片U11连接，电容C₄₀的另一端接地，电阻R₆₀的另一端接信号电源+5V。触发器U9A的第4脚、触发器U9A的第6脚和触发器U9A的第7脚共同接地，触发器U9A的第14脚接信号电源+5V。触发器U9B的第12脚空置，触发器U9B的第13脚接二极管D₇的阴极，触发器U9B的第10脚接地。

偏压脉冲产生电路半桥逆变部分高频变压器T₂原边电流传感器采样信号I_f2连接电阻R₄₆、电阻R₄₉和电容C₄₆，电阻R₄₆和电容C₄₆另一端接地，电阻R₄₆另一端与电容C₄₇和运放芯片U 10的第2脚相连，电容C₄₇另一端接地，电阻R₄₇和电阻R₄₈串联接到运放芯片U10的第3脚，R₄₇的另一脚接信号电源+5V，电阻R₄₈的另一脚接地。运放芯片U 10的第1脚、电阻R₅₀和电容C₄₈连接到一点共同连接到与非门芯片U11的第2脚，电阻R₅₀的另一脚接信号电源+5V，电容C₄₈的另一脚接地，与非门芯片U11的第14脚和电容C₄₁共同接到信号电源+5V，电容C₄₁的另一脚接地，与非门芯片U 11的第9脚接到PWM发生器U2的第10脚，当电流传感器采样信号I_f2超出保护值时，运放芯片U10的第2脚电位大于运放芯片U10的第3脚电位，运放芯片U10的第1脚的电位输出为低，与非门芯片U11的第9脚的电位输出为高，对应PWM发生器U2的第10脚的电位为高，因此PWM发生器U5关断输出，电流保护起作用。

PWM发生器U2的第2脚与电阻R₁相连，PWM发生器U2第1脚与电阻R₂、电阻R₃和电容C₂相连，电阻R₁和电阻R₂的另一端连接在一起，共同接到信号电源+5V，电阻R₃和电容C₂的另一端共同接到信号地。PWM发生器U2的第12脚接信号地，PWM发生器U2的第3脚接电阻R₄，电阻R₄的另一端接信号地。PWM发生器U2的第13脚和PWM发生器U2第15脚连接在一起，共同接到信号电源+15V和电容C₆，电容C₆的另一端接信号地。PWM发生器U2的第5脚接电容C₆，第7脚接电阻R₀后接电容C₆，PWM发生器U2的第6脚接电阻R₅，PWM发生器U2的第8脚接电容C₅，电容C₆、电容C₅和电阻R₅的另一端连接在一起，共同接信号地；PWM发生器U2的第16脚接电容C₄，PWM发生器U2的第4脚接电容C₃，电容C₃和电容C₄的另一端共同接信号地；PWM发生器U2的第11输出信号P₅，第14输出信号P₆，输出信号P₅和输出信号P₆分别接到接到第五驱动电路的电阻R1-5和第六驱动电路的电阻R1-6的一端。

第五驱动电路如图6E所示，电阻R1-5的另一端接光电隔离芯片的U21的第2脚，光电隔离芯片的U21的第3脚接信号地，光电隔离芯片的U21第5脚接驱动地GND 1，光电隔离芯片的U21的第6脚接三极管Q 1的基极，光电隔离芯片的U21的第7脚和光电隔离芯片的U21的第8脚连接在一起，共同接驱动电源+5V1，同时驱动电源+5V1还连接有电阻R2-5和R3-5，电阻R2-5的另一端与三极管Q1的基极相连，电阻R3-5的另一端与三极管Q1的集电极和驱动芯片U22的第2脚和第4脚相连，三极管Q1的发射极与驱动地GND1相连；驱动芯片U22的第6脚与驱动电源+15V1和电容C 1-5相连，电容C 1-5的另一端与驱动地GND 1相连，驱动芯片U22的第3脚与驱动地GND 1相连，驱动芯片U22的第5脚与电阻R5-5相连，驱动芯片U22的第7脚与电阻R4-5相连；电阻R5-5和电阻R4-5的另一端连在一起，共同与功率开关管Tr5的栅极G相连。

第六驱动电路如图6F所示，电阻R1-4的另一端接光电隔离芯片的U 19的第2脚，光电隔离芯片的U 19的第3脚接信号地，光电隔离芯片的U 19第5脚接驱动地GND 1，光电隔离芯片的U 19的第6脚接三极管Q 1的基极，光电隔离芯片的U 19的第7脚和光电隔离芯片的U 19的第8脚连接在一起，共同接驱动电源+5V1，同时驱动电源+5V1还连接有电阻R2-4和R3-4，电阻R2-4的另一端与三极管Q1的基极相连，电阻R3-4的另一端与三极管Q1的集电极和驱动芯片U20的第2脚和第4脚相连，三极管Q1的发射极与驱动地GND1相连；驱动芯片U20的第6脚与驱动电源+15V1和电容C 1-1相连，电容C 1-1的另一端与驱动地GND 1相连，驱动芯片U20的第3脚与驱动地GND 1相连，驱动芯片U20的第5脚与电阻R5-4相连，驱动芯片U20的第7脚与电阻R4-4相连；电阻R5-1和电阻R4-4的另一端连在一起，共同与功率开关管Tr4的栅极G相连。

脉冲偏压与脉冲束流关系示意图如图7所示，图7(a)为偏压基值电压，由偏压基值产生电路控制，大小在0～2000V之间调节；图7(b)为偏压脉冲电压，由偏压脉冲产生电路控制，脉冲幅值在0～2000V之间调节，脉冲频率在0～3kHz之间调节，脉冲占空比在0～100％之间调节；图7(c)为脉冲偏压输出电压，由偏压基值产生电路和偏压脉冲产生电路共同控制，偏压脉冲基值U_b在0～2000V之间调节，偏压脉冲峰值U_p幅值在0～2000V之间调节，脉冲频率在0～3kHz之间调节，脉冲占空比t_p/T×100％在0～100％之间调节，T表示一个脉冲周期，t_p表示在一个脉冲周期T内的脉冲持续时间；图7(d)为脉冲束流，由脉冲束流基值I_b和脉冲束流峰值I_p组成，其中脉冲束流基值Ib大小由脉冲偏压峰值U_p幅值控制，脉冲束流峰值I_p由脉冲偏压基值U_b大小控制，脉冲束流频率和占空比分别由脉冲偏压频率和占空比控制。

本发明设计的一种脉冲电子束焊接偏压电源装置，包括脉冲偏压基值产生电路和脉冲偏压峰值产生电路，脉冲偏压基值产生电路和脉冲偏压峰值产生电路均有前级低压电路和后级高压电路组成，通过控制前级低压电路实现脉冲偏压。

脉冲偏压基值产生电路前级低压电路主要有整流模块，包括整流桥B₁、滤波电感L₁和滤波电容C₁；斩波降压模块，包括功率开关管T_r1、功率二极管D₁、滤波电感L₂和滤波电容C₃；半桥逆变模块，包括功率开关管T_r3和T_r4，电容C₅和C₆，后级高压电路主要由高频升压变压器T₁、整流桥B₂、滤波电容C₉、限流电阻R₁组成；

脉冲偏压峰值产生电路前级低压电路主要有整流模块，滤波电容C₁并联到整流桥B₁后面；斩波降压模块，包括功率开关管T_r2、功率二极管D₂、滤波电感L₃和滤波电容C₄；半桥逆变模块，包括功率开关管T_r5和T_r6，电容C₇和C₈，后级高压电路主要由高频升压变压器T₂、整流桥B₃、滤波电容C₁₀、限流电阻R₂组成，其中限流电阻R₂串联到脉冲偏压基值产生电路的负极，脉冲偏压峰值产生电路负极串联到电子枪栅极。

采用本发明脉冲电子束焊接偏压电源装置，可以根据不同焊件的需求，自由选择常规连续束流焊接和脉冲电子束焊接。

采用本发明脉冲电子束焊接偏压电源装置进行脉冲电子束焊接，在同样平均功率下，脉冲电子束焊接的峰值功率比常规连续束流电子束焊接高得多，使得电子束流穿孔效应更明显，从而增加熔深和改善焊缝质量。在实际焊接中，对于大厚度焊件(厚度大于100mm)，相比常规连续束流电子束焊接，脉冲电子束焊接可有效地增加熔深30％～50％；同时对于薄壁零件(厚度小于1mm)焊接，脉冲电子束焊接起到降低热输入和防止被焊工件过热，减少焊接变形的效果。

Claims (8)

1.一种适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：该偏压电源装置包括偏压基值产生模块、偏压脉冲产生模块、电压闭环电路、PWM电路和驱动电路；

所述的偏压基值产生模块包括有第一整流滤波电路(101)、第一斩波降压电路(102)、第一半桥逆变电路(103)、第一高频升压变压器(104)和第二整流滤波电路(105)；

所述的偏压脉冲产生模块包括有第三整流滤波电路(201)、第二斩波降压电路(202)、第二半桥逆变电路(203)、第二高频升压变压器(204)和第四整流滤波电路(205)；

所述的电压闭环电路包括有第一电压闭环电路(111)和第二电压闭环电路(211)；

所述的PWM电路包括有第一PWM电路(112)、第二PWM电路(107)、第三PWM电路(212)、第四PWM电路(207)；

所述的驱动电路包括有第一驱动电路(113)、第二驱动电路(213)、第三驱动电路(109)、第四驱动电路(108)、第五驱动电路(209)和第六驱动电路(208)；

第一整流滤波电路(101)用于对交流三相380V电压进行整流滤波处理后，输出540V直流电压信号U₁₀₁，并输出给第一斩波降压电路(102)；

第一斩波降压电路(102)用于对接收的540V直流电压信号U₁₀₁进行直流电压调节至工作电压信号U₁₀₂，并输出给第一半桥逆变电路(103)；

第一半桥逆变电路(103)对接收的工作电压信号U₁₀₂转换成第一交流方波电压U₁₀₃输出给第一高频升压变压器(104)的原边；

第一高频升压变压器(104)用于对第一交流方波电压U₁₀₃进行升压处理，并将升压后的第二交流方波电压U₁₀₄输出给第二整流滤波电路(105)；

第二整流滤波电路(105)依据60kV～150kV高压电源输出的-60kV～-150kV电压对第二交流方波电压U₁₀₄进行整流滤波处理，输出0～2000V的直流电压信号U₁₀₅；

第一电压传感器(110)用于采集第一斩波降压电路(102)的输出工作电压信号U₁₀₂，并将该工作电压信号U₁₀₂作为电压闭环反馈作用到第一电压闭环电路(111)；

第一电压闭环电路(111)对给定电压信号U_g1和工作电压信号U₁₀₂进行PI闭环调节输出恒定电压信号U₁₁₁给第一PWM电路(112)；

第一PWM电路(112)把恒定电压信号U₁₁₁转换成PWM方波P₁作用到第一驱动电路(113)的输入端；

第一驱动电路(113)将PWM方波P₁弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一斩波降压电路(102)开关管T_r1的栅极；

第一电流传感器(106)用于采集第一高频升压变压器(104)的原边回路电流If₁，并将该回路电流If₁作为过流保护信号作用到第二PWM电路(107)；

第二PWM电路(107)第一方面用于产生PWM方波P₃和PWM方波P4；第二方面将PWM方波P₃作用在第三驱动电路(109)的输入端；第三方面将PWM方波P₄作用在第四驱动电路(108)的输入端；

第三驱动电路(109)将PWM方波P₃弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一半桥逆变电路(103)上开关管T_r3的栅极；

第四驱动电路(108)将PWM方波P₄弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第一半桥逆变电路(103)下开关管T_r4的栅极；

第三整流滤波电路(201)用于对交流三相380V电压进行整流滤波处理后，输出540V直流电压信号U₂₀₁，输出给第二斩波降压电路(202)；

第二斩波降压电路(202)用于对接收的540V直流电压信号U₂₀₁进行直流电压调节至工作电压信号U₂₀₂，并输出给第二半桥逆变电路(203)；

第二半桥逆变电路(203)对接收的工作电压信号U₂₀₂转换成第三交流方波电压U₂₀₃输出给第二高频升压变压器(204)的原边；

第二高频升压变压器(204)用于对第三交流方波电压U₂₀₃进行升压处理，并将升压后的第四交流方波电压U₂₀₄输出给第二整流滤波电路(205)；

第四整流滤波电路(205)依据0～2000V的直流电压信号U₁₀₅对第四交流方波电压U₂₀₄进行整流滤波处理，输出幅值为0～2000V、频率为0～3kHz和占空比为0～100％的直流方波电压信号U₂₀₅，该直流方波电压信号U₂₀₅作用到电子枪栅极上；

第二电压传感器(210)用于采集第二斩波降压电路(202)的输出工作电压信号U₂₀₂，并将该工作电压信号U₂₀₂作为电压闭环反馈作用到第二电压闭环电路(211)；

第二电压闭环电路(211)对给定电压信号U_g2和工作电压信号U₂₀₂进行PI闭环调节输出恒定电压信号U₂₁₁给第三PWM电路(212)；

第三PWM电路(212)把恒定电压信号U₂₁₁转换成PWM方波P₂作用到第二驱动电路(213)的输入端；

第二驱动电路(213)把PWM方波P₂弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二斩波降压电路(202)开关管T_r2的栅极；

第二电流传感器(206)用于采集第二高频升压变压器(204)的原边的回路电流If₂，并将该回路电流If₂作为过流保护信号作用到第四PWM电路(207)；

第四PWM电路(207)第一方面用于产生PWM方波P₅和PWM方波P₆；第二方面将PWM方波P₅作用在第五驱动电路(209)的输入端；第三方面将PWM方波P₆作用在第六驱动电路(208)的输入端；

第五驱动电路(209)将PWM方波P₅弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二半桥逆变电路(203)上开关管T_r5的栅极；

第六驱动电路(208)将PWM方波P₆弱信号功率放大，放大后的PWM方波用来驱动第二半桥逆变电路(203)下开关管T_r6的栅极。

2.根据权利要求1所述的适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：当偏压基值产生模块和偏压脉冲产生模块均工作时，该偏压电源装置能够实现脉冲偏压，即能够实现脉冲电子束焊接；偏压基值产生模块控制偏压脉冲基值，偏压脉冲产生电路分别控制偏压脉冲峰值、偏压脉冲频率和偏压脉冲占空比。

3.根据权利要求1所述的适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：当偏压基值产生模块工作，而偏压脉冲产生模块不工作时，偏压基值产生模块输出负极信号经过电阻R₂流经整流桥B₃的二极管到达电子枪栅极，此时偏压电源装置能够实现常规直流偏压，即能够实现常规连续束流电子束焊接。

4.根据权利要求1所述的适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：通过分别控制偏压基值产生模块和偏压脉冲产生模块的斩波降压电路调节偏压脉冲基值和偏压脉冲峰值；通过控制偏压脉冲产生模块的半桥逆变电路实现幅值、频率和占空比可调的偏压脉冲。

5.根据权利要求1所述的适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：脉冲偏压基值产生电路前级低压电路主要有整流模块，包括整流桥B₁、滤波电感L₁和滤波电容C₁；斩波降压模块，包括功率开关管T_r1、功率二极管D₁、滤波电感L₂和滤波电容C₃；半桥逆变模块，包括功率开关管T_r3和功率开关管T_r4，电容C₅和电容C₆，后级高压电路主要由高频升压变压器T₁、整流桥B₂、滤波电容C₉、限流电阻R₁组成；

脉冲偏压峰值产生电路前级低压电路主要有整流模块，滤波电容C₁并联到整流桥B₁后面；斩波降压模块，包括功率开关管T_r2、功率二极管D₂、滤波电感L₃和滤波电容C₄；半桥逆变模块，包括功率开关管T_r5和功率开关管T_r6，电容C₇和电容C₈，后级高压电路主要由高频升压变压器T₂、整流桥B₃、滤波电容C₁₀、限流电阻R₂组成，其中限流电阻R₂串联到脉冲偏压基值产生电路的负极，脉冲偏压峰值产生电路负极串联到电子枪栅极。

6.根据权利要求1所述的适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：脉冲偏压基值产生电路电压可以在0～2000V之间任意调节，脉冲偏压峰值产生电路电压幅值可以在0～2000V之间任意调节。

7.根据权利要求1所述的适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：脉冲偏压频率0～2kHz连续可调，脉冲偏压占空比0～100％连续可调。

8.根据权利要求1所述的适用于脉冲电子束焊接的偏压电源装置，其特征在于：既能实现脉冲偏压，又能实现常规直流偏压，即在同一台设备上实现脉冲电子束焊接和常规连续束流电子束焊接自由切换，满足不同焊接工艺的需求。

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