CN105101502A - 一种大功率低纹波系数微波能发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种大功率低纹波系数微波能发生器。包括电路部分和微波器件部分，电路部分包括控制保护电路、阳极电源、灯丝电源和磁场电源，控制保护电路由PLC可编程控制器控制；微波器件部分包含磁控管；阳极电源将供电电源交流电升压整流，产生直流高压电，为磁控管工作提供电场；磁场电源将供电电源交流电通过开关电源产生可调的直流电，经电磁铁产生磁控管工作所需的磁场；阳极电源和磁场电源中的导线均采用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层全部与铜质接地排连接，铜质接地排与接地总线连接。本发明提高了磁控管的稳定性和可靠性，延长磁控管工作寿命。

Description

一种大功率低纹波系数微波能发生器

技术领域

本发明属于大功率磁控管技术领域，具体涉及一种大功率低纹波系数微波能发生器。

背景技术

现有大功率微波能发生器，包括电路部分和微波器件部分，电路部分包括控制保护电路、阳极电源、灯丝电源、磁场电源；微波器件部分包括磁控管，电磁铁，上极靴，下极靴和激励腔。微波能发生器以PLC为主控制器，同时用模块对灯丝电流、磁场电流、阳极电流等电参数作数据采样，经PLC计算处理，再对外做出相应的控制执行。

现有技术中阳极电源是由三相变压器和高压硅堆等组成的三相桥式整流器。变压器的次极输出分高、中、低三档，当电网电压改变时，可选择合适的档使用。其存在以下缺点：(1)使用的干式高压变压器，其在长时间使用的时候会发热，同时它的纹波比较大抗干扰的能力比较小，导致微波源工作的时候经常会出现高压不稳定的情况，这就会影响微波能发生器的稳定性；同时，高压干式变压器抗干扰能力较差，当电网电压出现波动的，倍压整流后的系统所需的高压会收到较大干扰，影响系统的稳定运行；(2)阳极电源需加反馈，这使得电路部分变得复杂，磁场与阳极互相作用本意是使系统变得稳定，但有可能会使得系统崩溃。

磁控管得到各组电源所提供的电场和磁场，产生电子振荡，形成电磁波，但电场(由阳极电源提供)和磁场(有磁场电源提供)都是由整流电路(或开关电源)提供，纹波不可避免，导致电场和磁场并不是恒定的。因此，磁控管工作时产生电磁波的频率会有波动，会有较宽的频率范围，在电磁波由激励腔耦合送出时，超出激励腔耦合频率的电磁波耦合较差，会产生较大反射，反射回来的微波能将由磁控管承受，会影响磁控管工作的稳定性和工作寿命。工作不稳定还降触发保护电路，造成意外停机。这会降低设备工作的可靠性，尤其在加工产品要求工艺高、生产线有多台微波电源协同工作时，微波电源偶然的停止工作会影响产品的加工效果，降低产品质量。

发明内容

本发明提出一种大功率低纹波系数微波能发生器，提高了磁控管的稳定性和可靠性，延长磁控管工作寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种大功率低纹波系数微波能发生器，其特征在于，包括电路部分和微波器件部分，电路部分包括控制保护电路、阳极电源、灯丝电源和磁场电源，控制保护电路由PLC可编程控制器控制；微波器件部分包含磁控管；阳极电源将供电电源交流电升压整流，产生直流高压电，为磁控管工作提供电场；磁场电源将供电电源交流电通过开关电源产生可调的直流电，经电磁铁产生磁控管工作所需的磁场；阳极电源和磁场电源中的导线均采用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层全部与铜质接地排连接，铜质接地排与接地总线连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本发明通过吸收、抑制磁控管工作时阳极电源、磁场电源部分的纹波，来提高设备的供电品质，使得磁控管工作时微波频率在激励腔耦合频率范围内，减少反射功率，提高设备的稳定性和可靠性，延长磁控管工作寿命；(2)本发明在阳极电源中采用高阻抗变压器代替普通三相变压器，能有效的吸收纹波，起到滤波的效果，从而降低纹波系数，改善磁控管工作状态，提高微波电源稳定性。

附图说明

图1是本发明大功率低纹波系数微波能发生器组成框图。

图2是本发明大功率低纹波系数微波能发生器中阳极电源电路原理图。

图3是本发明大功率低纹波系数微波能发生器中磁场电源电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明大功率低纹波系数微波能发生器包括电路部分和微波器件部分，电路部分包括控制保护电路、阳极电源、灯丝电源和磁场电源，控制保护电路由PLC可编程控制器控制；微波器件部分包含磁控管。其中，阳极电源将供电电源(一般为380V)交流电升压整流，产生直流高压电，为磁控管工作提供电场；磁场电源将供电电源(一般为220V)交流电通过开关电源产生可调的直流电，经电磁铁产生磁控管工作所需的磁场。

阳极电源

如图2所示，所述的阳极电源，包括降压启动电路、高阻抗变压器、三相全波整流电路、保险丝、阳极电流检测电路。

降压启动电路包括一步启动电路和二步启动电路，一步启动电路和二步启动电路并联在供电电源和高阻抗变压器之间，阳极电源启动时，先接通一步启动电路，为高阻抗变压器提供半电压，高压缓冲后(一般为5秒)接通二步启动电路，为高阻抗变压器提供全电压，高阻抗变压器开始正常工作，之后断开一步启动电路，完成阳极电源的启动；

高阻抗变压器，用于将供电电源交流电升压至磁控管正常工作所需的电压(一般为9.4kV)，然后输至三相全波整流电路；

三相全波整流电路用于将高阻抗变压器输出的三相交流高压电整流为直流高压电，其负端接保险丝，正端接阳极电流检测电路；

保险丝，用于阳极电源的过流保护，其优点在于快速、准确；

阳极电流检测电路，包括直流电流表、过流检测模块和直流电量传感器，直流电流表用于显示阳极电流；过流检测模块用于检测阳极电流过流信号并反馈给PLC可编程控制器，包括电流继电器RA1、电容C1、可调电阻R1，各元器件并联，通过调节可调电阻的阻值，改变并联电路电流分流比例，从而设定阳极电流过流值；直流电量传感器用于检测阳极电流并将检测信号输入PLC可编程控制器，以便及时调节磁控管的工作状态。

磁场电源

如图3所示，所述磁场电源，包括空气开关、开关电源、磁场电流检测电路和电磁铁。

空气开关用于磁场电源的过流保护，供电电源交流电经空气开关接开关电源；

开关电源用于产生可调的直流电，其正端接磁场电流检测电路，负端接电磁铁的接地端，其电流的大小由PLC可编程控制器进行调节；

磁场电流检测电路包括直流电流表、欠流检测模块和直流电量传感器，直流电流表用于显示磁场电流；欠流检测模块用于检测磁场电流欠流信号并反馈给PLC可编程控制器，欠流检测模块包括电流继电器RA2、电容C2、可调电阻R3，各元器件并联，通过调节可调电阻的阻值，改变并联电路电流分流比例，从而设定磁场电流欠流值；直流电量传感器用于检测磁场电流并将检测信号输入PLC可编程控制器，以便及时调节磁控管工作状态；

电磁铁用于为磁控管提供工作所需的磁场，其正端接磁场电流检测电路的输出端，接地端接开关电源的负端并接地。

屏蔽线

阳极电源和磁场电源中的导线采用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层全部与铜质接地排连接，铜质接地排与接地总线连接。接地电阻的大小对屏蔽有很大影响，通过统一接地，增加接地的可靠性，并保障不同电路的接地电阻基本相同，这样可以有效摒除来自空间的干扰，降低阳极电源、磁场电源的纹波系数。

Claims (3)

1.一种大功率低纹波系数微波能发生器，其特征在于，包括电路部分和微波器件部分，电路部分包括控制保护电路、阳极电源、灯丝电源和磁场电源，控制保护电路由PLC可编程控制器控制；微波器件部分包含磁控管；阳极电源将供电电源交流电升压整流，产生直流高压电，为磁控管工作提供电场；磁场电源将供电电源交流电通过开关电源产生可调的直流电，经电磁铁产生磁控管工作所需的磁场；阳极电源和磁场电源中的导线均采用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层全部与铜质接地排连接，铜质接地排与接地总线连接。

2.如权利要求1所述的大功率低纹波系数微波能发生器，其特征在于，所述的阳极电源，包括降压启动电路、高阻抗变压器、三相全波整流电路、保险丝、阳极电流检测电路；

降压启动电路包括一步启动电路和二步启动电路，一步启动电路和二步启动电路并联在供电电源和高阻抗变压器之间；

高阻抗变压器用于将供电电源交流电升压至磁控管正常工作所需的电压，然后输至三相全波整流电路；

三相全波整流电路用于将高阻抗变压器输出的三相交流高压电整流为直流高压电，其负端接保险丝，正端接阳极电流检测电路；

保险丝用于阳极电源的过流保护；

阳极电流检测电路包括直流电流表、过流检测模块和直流电量传感器，直流电流表用于显示阳极电流；过流检测模块包括并联连接的电流继电器RA1、电容C1、可调电阻R1，过流检测模块用于检测阳极电流过流信号并反馈给PLC可编程控制器；直流电量传感器用于检测阳极电流并将检测信号输入PLC可编程控制器。

3.如权利要求1所述的大功率低纹波系数微波能发生器，其特征在于，所述磁场电源，包括空气开关、开关电源、磁场电流检测电路和电磁铁；

空气开关用于磁场电源的过流保护，供电电源交流电经空气开关接开关电源；

开关电源用于产生可调的直流电，其正端接磁场电流检测电路，负端接电磁铁的接地端，其电流的大小由PLC可编程控制器进行调节；

磁场电流检测电路包括直流电流表、欠流检测模块和直流电量传感器，直流电流表用于显示磁场电流；欠流检测模块用于检测磁场电流欠流信号并反馈给PLC可编程控制器，欠流检测模块包括并联连接的电流继电器RA2、电容C2、可调电阻R3；直流电量传感器用于检测磁场电流并将检测信号输入PLC可编程控制器；

电磁铁用于为磁控管提供工作所需的磁场，其正端接磁场电流检测电路的输出端，接地端接开关电源的负端并接地。