CN105430784A - 一种大功率高频率稳定度的微波能发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种大功率高频率稳定度的微波能发生器。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控制；微波器件部分包括磁控管、电磁铁、上极靴、下极靴、激励腔，其中，阳极电源为高频率高稳定度的高压开关电源，磁场电源为高频率高稳定度的低压稳流开关电源；灯丝电源为高频率高稳定度的低压开关电源，其输入、输出进行高压隔离。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
技术领域
本发明属于微波技术领域，具体涉及一种大功率高频率稳定度的微波能发生器。
背景技术
现有技术中，微波能发生器的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，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，同时它的纹波系数比较大抗干扰的能力比较差，导致微波源工作的时候经常会出现高压不稳定的情况，使得微波能发生器的输出微波功率不稳定。(2)阳极电源的不稳定使磁控管工作不正常，会降低磁控管的寿命。(3)当电网电压输入变化时，只能停机进行换档处理，影响微波功率输出的连续性。(4)灯丝电流在较小电流工作时波形失真严重，且无法控制。(5)现有的微波能发生器转换效率较低，体积较大，重量较重。
发明内容
本发明提出一种大功率高频率稳定度的微波能发生器，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高频率高稳定度的微波能发生器，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控制；微波器件部分包括磁控管、电磁铁、上极靴、下极靴、激励腔，其中，阳极电源为高频率高稳定度的高压开关电源，磁场电源为高频率高稳定度的低压稳流开关电源；灯丝电源为高频率高稳定度的低压开关电源，其输入、输出进行高压隔离。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于，(1)本发明通过高频率高稳定度的开关电源取代了笨重的变压器，既减小了微波能发生器的体积，又减轻了微波能发生器的重量。(2)本发明在阳极电源、灯丝电源、磁场电源中采用高频率高稳定度的开关电源，由于开关电源电转换效率较高，大大提高了微波能发生器的电能转换为微波能的转换效率。(3)本发明在阳极电源、灯丝电源、磁场电源中采用高频率高稳定度的开关电源，大大减小了直流电源的纹波系数，提高了微波能发生器的稳定性、可靠性。(4)本发明在阳极电源中采用高频率高稳定度的开关电源，改善了磁控管工作状态，短路电流大大减小，在提高微波能发生器稳定性和可靠性的同时，延长了磁控管工作寿命。
附图说明
图1是本发明大功率高频率高稳定度的微波能发生器结构框图。
图2是本发明大功率高频率高稳定度的微波能发生器中阳极电源框图。
图3是本发明大功率高频率高稳定度的微波能发生器中灯丝电源框图。
图4是本发明大功率高频率高稳定度的微波能发生器中磁场电源框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明大功率高频率高稳定度的微波能发生器，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(可编程逻辑控制器)控制；微波器件部分包括磁控管、电磁铁、上极靴、下极靴、激励腔。其中，阳极电源将输入电源(一般为380V)给高频率高稳定度的高压开关电源，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。灯丝电源将供电电源(一般为220V)交流电通过开关电源产生可调的直流电，经过变换成隔离的交流电压，产生磁控管工作所需的灯丝电流。
阳极电源
如图2所示，所述阳极电源包括：交流接触器、高频率稳定度的高压开关电源、阳极电压表、阳极电流表、阳极电流检测控制电路等。其中，
交流接触器，由PLC控制，控制高压开关电源的交流输入；
高压开关电源产生磁控管所需的阳极电压，该电压为直流负高压，纹波系数小；高压开关电源具有过压、过流自动监测功能，并把过压、过流监测数据送给PLC，以及时调整磁控管的工作状态或关断高压；
阳极电压表，与高压开关电源输出端连接，用于直观显示阳极电压；
阳极电流表，串联在高压开关电源的高压回路中，用于直观显示阳极电压和电流；
阳极电流检测控制电路用于检测过流，包括串联的电流电量传感器、A/D模拟转换电路、过流检测模块等；其中电流电量传感器测量阳极电流，A/D模拟转换电路对阳极电流进行模数转换，过流检测模块检测过流，阳极电流检测控制电路将检测到的阳极电流信号输入到PLC。
灯丝电源
如图3所示，所述灯丝电源，包括交流接触器、高频率稳定度的灯丝开关电源、灯丝电流检测控制电路、灯丝电流表等；
交流接触器由PLC控制，控制灯丝开关电源的交流输入；
灯丝开关电源，产生磁控管所需的灯丝电流；灯丝开关电源具有过压、过流自动监测功能，并把过压、过流监测数据送给PLC，以及时调整磁控管的工作状态或关断高压；
灯丝电流检测控制电路，用于监测灯丝电流，包括交流电量传感器完成检测灯丝电流工作、A/D模拟转换电路对灯丝电流进行模数转换，灯丝电流检测控制电路将检测到的灯丝电流数字信号送入PLC进行处理，根据阳极电流的大小来控制灯丝电流的大小。
灯丝电流表，连接在灯丝开关电源的输入端，间接显示磁控管灯丝电流。
磁场电源
如图4所示，所述磁场电源，包括交流接触器、高频率稳定度的磁场开关电源、磁场电流表、磁场电流检测控制电路和电磁铁；
交流接触器由PLC控制，控制磁场开关电源的交流输入；
磁场开关电源用于产生可调的直流电压，其正端接磁场电流检测控制电路，负端接电磁铁的接地端，其电流的大小由PLC进行调节；
磁场电流表与磁场开关电源的输出端连接，用于直观显示磁场电流；
磁场电流检测控制电路，用于欠流检测，包括串联的欠流检测模块和直流电量传感器、A/D模拟转换模块，欠流检测模块完成欠流检测，直流电量传感器用于磁场电流的检测，A/D模拟转换模块对检测到的电流信号进行模数转换，磁场电流检测控制电路将检测到的电流信号输入PLC，以便及时调节磁控管工作状态；
电磁铁由于流过磁场电流而产生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。
为了简化电路结构，本发明阳极电流检测控制电路和磁场电流检测电路可以用同一电流检测电路来实现，即阳极电源和磁场电源共用同一电流检测电路来实现阳极电流检测控制电路和磁场电流检测电路。
本发明所述大功率高频率高稳定度的微波能发生器的主要技术指标如下：
输入电源电压(交流)：380V±5％频率：50Hz±1％
输入视在功率：≤45kVA
微波频率：2450±50MHz
微波输出功率：≥30kW
电压驻波比：1.2:1
操作人机界面：触摸屏
微波泄漏量：符合国家安全卫生标准。
Claims (5)
1.一种大功率高频率高稳定度的微波能发生器，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控制；微波器件部分包括磁控管、电磁铁、上极靴、下极靴、激励腔，其特征在于，
阳极电源为高频率高稳定度的高压开关电源，磁场电源为高频率高稳定度的低压稳流开关电源；灯丝电源为高频率高稳定度的低压开关电源，其输入、输出进行高压隔离。
2.如权利要求1所述的大功率高频率高稳定度的微波能发生器，其特征在于，所述阳极电源包括交流接触器、高频率稳定度的高压开关电源、阳极电压表、阳极电流表、阳极电流检测控制电路，其中，
交流接触器由PLC控制；
高压开关电源把监测到的过压、过流监测数据送给PLC；
阳极电压表与高压开关电源输出端连接；
阳极电流表串联在高压开关电源的高压回路中；
阳极电流检测控制电路包括串联的电流电量传感器、A/D模拟转换电路、过流检测模块等；电流电量传感器测量阳极电流，A/D模拟转换电路对阳极电流进行模数转换，过流检测模块检测过流；阳极电流检测控制电路将检测到的阳极电流信号输入到PLC。
3.如权利要求1所述的大功率高频率高稳定度的微波能发生器，其特征在于，所述灯丝电源，包括交流接触器、高频率稳定度的灯丝开关电源、灯丝电流检测控制电路、灯丝电流表等；
交流接触器由PLC控制；
灯丝开关电源将监测到的过压、过流监测数据送给PLC；
灯丝电流检测控制电路包括交流电量传感器、A/D模拟转换电路；交流电量传感器检测灯丝电流；A/D模拟转换电路对灯丝电流进行模数转换；灯丝电流检测控制电路将检测到的灯丝电流数字信号送入PLC；
灯丝电流表连接在灯丝开关电源的输入端。
4.如权利要求1所述的大功率高频率高稳定度的微波能发生器，其特征在于，所述磁场电源，包括交流接触器、高频率稳定度的磁场开关电源、磁场电流表、磁场电流检测控制电路和电磁铁；
交流接触器由PLC控制；
磁场开关电源正端接磁场电流检测控制电路，负端接电磁铁的接地端，其电流的大小由PLC进行调节；
磁场电流表与磁场开关电源的输出端连接；
磁场电流检测控制电路包括欠流检测模块、直流电量传感器、A/D模拟转换模块；欠流检测模块完成欠流检测，直流电量传感器用于磁场电流的检测，A/D模拟转换模块对检测到的电流信号进行模数转换；磁场电流检测控制电路将检测到的电流信号输入PLC。
5.如权利要求1所述的大功率高频率高稳定度的微波能发生器，其特征在于，阳极电源和磁场电源共用同一电流检测电路。
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