CN108717928B - 共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置及方法，其装置包括中央控制器、控制组件供电单元、电子束流调节单元、光纤、信号变换单元、电子束流取样单元、控制组件单元、加速电源单元、加速电压调节单元及辅助电源单元；相对现有技术，本发明通过在高压端对n支电子枪的电子束流解耦采样，实现了阵列式电子枪共享加速电源的工程创新；共享加速电源可使设备更紧凑，降低成本，且可靠性更高。

Description

共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置及方法
技术领域
本发明涉及电子束加工装备，特别涉及共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置及方法。
背景技术
为了获得电子枪稳定的电子束流，需要采用电子束流负反馈的控制策略。电子束加工装备为直流高压装备，安全规则要求装备外壳牢靠接地，装备中直流高压电源(加速电源)一般以装备外壳(大地)作为参考电位，即电子束加工装备中加速电源的低压端与电子枪阳极和大地相接，高压端与电子枪阴极相接，电子枪的电子束流可从加速电源的低压端方便检测。阵列式电子枪如果要求加速电压一致，最好采用共享加速电源，既能保证各电子枪加速电压一致，又能简化结构、降低成本。但共享加速电源时常规电子束流检测方法难以分辨各电子枪的电子束流值，造成各电子枪电子束流无法独立控制，因此阵列式电子枪仍采用一枪一加速电源配置方式。要实现阵列式电子枪各电子枪电子束流独立控制问题，首先要解决各电子枪电子束流解耦检测技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制方法及装置，解决阵列式电子枪共享加速电源各电子枪电子束流解耦检测和独立控制问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置，包括中央控制器、控制组件供电单元、电子束流调节单元、光纤、信号变换单元、电子束流取样单元、控制组件单元、加速电源单元、加速电压调节单元及辅助电源单元；
所述中央控制器，用于整台电子束加工装备的综合控制，输出n路电子束流设定信号给电子束流调节单元，以及输出加速电压设定信号/>给加速电压调节单元；接收来自加速电源单元的n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ，用于判断加速电源输出过流，其中n＞1；
所述电子束流调节单元，包括n路电子束流调节电路，将接收的n路电子束流取样信号的光信号分别转化成n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn的对应电信号U′b1、U′b2、…、U′bi、…、U′bn，将n路电子束流取样的对应电信号U′b1、U′b2、…、U′bi、…、U′bn分别一一对应传输至n路电子束流调节电路，i#电子束流调节电路以接收来自中央控制器的i#电子束流设定信号作为给定信号，以接收到的i#电子束流取样电信号Ubi的对应电信号U′bi作为负反馈信号，对i#电子枪的电子束流进行闭环调节控制，i#电子束流调节电路运算结果输出i#控制组件电源控制信号/>送至控制组件供电单元，其中i＝1,2,…,n；
所述控制组件供电单元，包括n路控制组件电源调节电路，将接收的电子束流调节单元n个控制组件电源控制信号分别一一对应传输至n路控制组件电源调节电路，i#控制组件电源调节电路根据接收的i#控制组件电源控制信号/>自动调节其输出交流电UBi的幅值，并将i#控制组件电源调节电路输出交流电UBi传输至控制组件单元中变压器T7i的一次侧绕组；
所述光纤，用于连接电子束流调节单元和信号变换单元，将n路电子枪电子束流的光信号由信号变换单元转送至电子束流调节单元，并对信号变换单元电子束流调节单元之间的高电压进行绝缘隔离；
所述信号变换单元，包括n路整形放大和电光信号转换电路，接收来自取样单元n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn，将n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn分别进行整形放大和电光信号转换，生成n路电子束流取样信号的光信号通过光纤传输至电子束流调节单元；
所述电子束流取样单元，包括n个取样电阻R1、R2、…、Ri、…、Rn，i#取样电阻Ri的第一端与加速电源的负端连接，i#取样电阻Ri的第二端与控制组件单元中i#控制组件的整流桥ZL7i输出正极连接，i#取样电阻的第二端还与信号变换单元中i#整形放大和电光信号转换电路的输入端连接，i#取样电阻Ri的两端输出与通过i#电子枪的电子束流IBi成正比的电压信号Ubi，其中i＝1,2,…,n；
所述控制组件单元，包括n组电子束流控制组件，i#控制组件中的变压器T7i的一次侧与控制组件供电单元中i#控制组件电源调节电路的输出端连接，i#控制组件的输出端与i#电子枪连接，用于为i#电子枪提供栅偏电压UGi或阴极加热功率PGi，对i#电子枪的电子束流IBi进行控制，其中i＝1,2,…,n；
所述加速电源单元，用于同时向n支电子枪提供恒定的加速电压UA，加速电源单元的负极输出端接至信号变换单元，作为信号变换单元中n路整形放大和电光信号转换电路的参考电位端，加速电源单元低压端输出加速电压取样信号Ua和n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ，加速电压取样信号Ua传输至加速电压调节单元，n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ传输至中央控制器，用于监测加速电源过流，加速电源单元的负极经电子束流取样单元和控制组件单元分别被引至n支电子枪的阴极，加速电源单元低压输出端接大地，n支电子枪的阳极都接大地；
所述加速电压调节单元，以接收来自中央控制器的加速电压设定信号作为给定信号，以接收来自加速电源单元的加速电压取样信号Ua作为负反馈信号，对加速电源单元输出的加速电压进行闭环调节控制，自动调节加速电压调节单元的输出加速电源交流电UAC，并将加速电源交流电UAC传输至加速电源单元，实现加速电源单元输出稳定的加速电压；
所述辅助电源单元，包括n组辅助电源，i#辅助电源用于给i#电子枪提供阴极加热功率或栅偏电压。
进一步，所述控制组件单元中i#控制组件包括变压器T7i、整流桥ZL7i、滤波电容C7i、负载电阻R7i；
所述变压器T7i的一次绕组与控制组件供电单元中i#控制组件电源调节电路的输出端连接，变压器T7i的二次绕组与整流桥ZL7i的交流输入端连接，滤波电容C7i的两端分别与整流桥ZL7i的正输出端和负输出端连接，负载电阻R7i与滤波电容C7i并联，整流桥ZL7i两端输出直流电通过高压电缆与i#电子枪连接。整流桥ZL7i的正输出端还与i#辅助电源的第一输出端连接，i#辅助电源第二输出端通过高压电缆与i#电子枪连接，其中i＝1,2,…,n。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置包含n路电子束流控制回路，每路电子枪电子束流控制方法，包括以下步骤：中央控制器输出i#电子束流设定信号给i#电子束流调节电路，i#整形放大和电光信号转换电路将i#电子束流取样信号Ubi进行整形放大和电光信号转换，生成i#电子束流取样信号Ubi的光信号由i#光纤转输给i#电子束流调节电路，i#电子束流调节电路将i#光纤中的光信号经光电转换成电信号U′bi(U′bi与Ubi为线性关系)作为i#电子束流反馈信号，i#电子束流调节电路将i#电子束流设定信号/>和i#电子束流反馈信号U′bi进行比较运算得到i#电子束流偏差信号ΔUbi，其中/>i#电子束流调节电路将i#电子束流偏差信号ΔUbi按一定规律进行调节运算输出i#控制组件电源控制信号/>i#电子束流调节电路将i#控制组件电源控制信号/>送至i#控制组件电源调节电路，i#控制组件电源调节电路根据i#控制组件电源控制信号/>自动调节其输出交流电UBi的幅值，i#控制组件电源调节电路将其输出交流电UBi送至i#控制组件，i#控制组件将i#控制组件电源调节电路输出交流电UBi变压、整流及滤波输出直流电，若i#辅助电源提供i#电子枪阴极加热功率，i#控制组件输出电压UGi给i#电子枪栅偏极，调节i#电子枪电子束流的大小，若i#辅助电源提供i#电子枪栅偏电压，i#控制组件输出电功率PGi加热i#电子枪阴极，调节i#电子枪电子束流的大小。
进一步，还包括以下步骤：若i#辅助电源提供i#电子枪阴极恒定加热功率，当i#电子束流IBi低于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi大于零，i#控制组件电源控制信号减小，i#控制组件电源调节电路输出交流电UBi幅值减小，i#栅偏电压UGi减小，i#电子枪电子束流IBi上升，反之，当i#电子束流IBi高于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi小于零，i#控制组件电源控制信号/>增大，i#控制组件电源调节电路输出交流电UBi幅值增大，i#栅偏电压UGi增大，i#电子束流IBi下降；若i#辅助电源提供i#电子枪恒定栅偏电压，当i#电子束流IBi低于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi大于零，i#控制组件电源控制信号/>增大，i#控制组件电源调节电路输出交流电UBi幅值增大，i#电子枪阴极加热功率PGi增大，i#电子枪电子束流IBi上升，反之，当i#电子束流IBi高于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi小于零，i#控制组件电源控制信号/>减小，i#控制组件电源调节电路输出交流电UBi幅值减小，i#电子枪阴极加热功率PGi减小，i#电子束流IBi下降。i#电子枪电子束自动调节过程使得i#电子束流IBi趋向其设定目标值变化，并使i#电子束流IBi稳定于其设定目标值，其中i＝1,2,…,n。
进一步，还包括以下步骤：中央控制器输出加速电压设定信号给加速电压调节单元，加速电压调节单元接收加速电源单元输出的加速电压取样信号Ua，加速电压调节单元将加速电压取样信号Ua进行整形放大输出加速电压反馈信号U′a，加速电压调节单元将加速电压设定信号/>和加速电压反馈信号U′a进行比较运算得到加速电压偏差信号ΔUa，其中加速电压调节单元然后将加速电压偏差信号ΔUa按一定规律进行调节运算输出加速电源调节信号/>加速电压调节单元将加速电源调节信号/>进行功率放大输出加速电源交流电UAC，加速电源交流电UAC被送至加速电源单元，加速电源单元将加速电源交流电UAC升压、整流及滤波输出直流加速电压UA。
进一步，还包括以下步骤：当加速电源单元输出的加速电压UA低于其设定目标值，则加速电压偏差信号ΔUa大于零，加速电源调节信号增大，加速电源交流电UAC幅值增大，加速电压UA上升；反之，当加速电源单元输出的加速电压UA高于设定目标值，则加速电压偏差信号ΔUa小于零，加速电源调节信号/>减小，加速电源交流电UAC幅值减小，加速电压UA下降；加速电压自动调节过程使得加速电源输出的加速电压UA趋向其设定目标值变化，并使加速电压UA稳定于其设定目标值。
进一步，还包括以下步骤：
第一步：工件就绪，中央控制器按程序启动阵列式电子枪装备抽真空等工作，为下束做好前期准备，选择工作电子枪，设定好工艺参数；
第二步：中央控制器启动接通加速电源的供电，按工艺要求输出加速电压其设定信号的启动波形，加速电压控制系统自动调节加速电源输出的加速电压UA跟随其设定信号/>的启动波形变化，最终加速电压UA稳定于其设定目标值；
第三步：中央控制器启动接通各需要工作电子枪的控制组件电源和辅助电源的供电，各工作电子枪的控制组件输出使各电子枪工作于准发射电子状态；
第四步：中央控制器按工艺要求同时或分时输出各工作电子枪电子束流设定信号的启动波形，各电子束流控制系统自动调节各电子束流IBi跟随其设定信号/>的启动波形变化，最终各电子束流IBi稳定于其设定目标值；
第五步：中央控制器按工艺要求同时或分时输出各工作电子枪电子束流设定信号的停止波形，各电子枪电子束流控制系统自动调节其电子束流IBi跟随其设定信号/>的停止波形变化，最终各电子枪电子束流IBi回零，断开各电子枪的辅助电源和控制组件电源的供电，按工艺要求输出加速电压设定信号/>的关闭波形，加速电压控制系统自动调节加速电源输出的加速电压UA跟随其设定信号/>的关闭波形变化，最终加速电压UA回零，断开加速电源的供电，最后停机。
本发明的有益效果是：通过在高压端对n支电子枪的电子束流解耦采样，实现了阵列式电子枪共享加速电源的工程创新；共享加速电源可使设备更紧凑，降低成本，且可靠性更高。
附图说明
图1为本发明共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置模块框图；
图2为本发明i#电子枪电子束流控制组件电路原理图；
图3为本发明i#电子枪电子束流控制系统功能图；
图4为本发明加速电源的加速电压控制系统功能图；
图5为本发明阵列式电子枪电子束流控制步骤。
图中标号为：1、中央控制器，2、控制组件供电单元，2i、i#控制组件电源调节电路，3、电子束流调节单元，3i、i#电子束流调节电路，4、光纤，4i、i#光纤，5、信号变换单元，5i、i#整形放大和电光信号转换电路，6、电子束流取样单元，6i、i#电子束流取样电路，7、控制组件单元，7i、i#控制组件，8、加速电源单元，9、加速电压调节单元，R1、1#取样电阻，R2、#取样电阻，…，Ri、i#取样电阻，…，Rn、n#取样电阻，T7i、变压器，ZL7i、整流桥，C7i、滤波电容，R7i、负载电阻。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置，包括中央控制器1、控制组件供电单元2、电子束流调节单元3、光纤4、信号变换单元5、电子束流取样单元6、控制组件单元7、加速电源单元8、加速电压调节单元9辅助电源单元10及n路电子束流控制回路；
所述电子束流取样单元6，包括n个取样电阻R1、R2、…、Ri、…、Rn，i#取样电阻Ri的第一端与加速电源单元8的负端连接，i#取样电阻Ri的第二端与控制组件单元7中i#控制组件7i的整流桥ZL7i输出正极连接，i#取样电阻的第二端还与信号变换单元5中i#整形放大和电光信号转换电路5i的输入端连接，i#取样电阻Ri的两端输出与通过i#电子枪的电子束流IBi成正比的电压信号Ubi，其中i＝1,2,…,n，且n＞1；
中央控制器1输出i#电子束流设定信号给i#电子束流调节电路3i，i#整形放大和电光信号转换电路5i将i#电子束流取样信号Ubi进行整形放大和电光信号转换，生成i#电子束流取样信号Ubi的光信号由i#光纤4i转输给i#电子束流调节电路3i，i#电子束流调节电路3i将i#光纤4i中的光信号经光电转换成电信号U′bi作为i#电子束流反馈信号，其中U′bi与Ubi为线性关系，i#电子束流调节电路3i将i#电子束流设定信号/>和i#电子束流反馈信号U′bi进行比较运算得到i#电子束流偏差信号ΔUbi，其中/>i#电子束流调节电路3i将i#电子束流偏差信号ΔUbi按一定规律进行调节运算输出i#控制组件电源控制信号/>i#电子束流调节电路3i将i#控制组件电源控制信号/>送至i#控制组件电源调节电路2i，i#控制组件电源调节电路2i根据i#控制组件电源控制信号/>自动调节其输出交流电UBi的幅值，i#控制组件电源调节电路2i将其输出交流电UBi送至i#控制组件7i，i#控制组件7i将i#控制组件电源调节电路2i输出交流电UBi变压、整流及滤波输出直流电，若i#辅助电源提供i#电子枪阴极加热功率，i#控制组件7i输出电压UGi给i#电子枪栅偏极，调节i#电子枪电子束流的大小，若i#辅助电源提供i#电子枪栅偏电压，i#控制组件7i输出电功率PGi加热i#电子枪阴极，调节i#电子枪电子束流的大小，其中i＝1,2,…,n。
所述中央控制器1，用于整台电子束加工装备的综合控制，输出n路电子束流设定信号给电子束流调节单元3，以及输出加速电压设定信号/>给加速电压调节单元9；接收来自加速电源单元8的n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ，用于判断加速电源输出过流，其中n＞1；
所述电子束流调节单元3，包括n路电子束流调节电路，将接收的n路电子束流取样信号的光信号分别转化成n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn的对应电信号U′b1、U′b2、…、U′bi、…、U′bn，将n路电子束流取样的对应电信号U′b1、U′b2、…、U′bi、…、U′bn分别一一对应传输至n路电子束流调节电路，i#电子束流调节电路3i以接收来自中央控制器1的i#电子束流设定信号作为给定信号，以接收到的i#电子束流取样电信号Ubi的对应电信号U′bi作为负反馈信号，对i#电子枪的电子束流进行闭环调节控制，i#电子束流调节电路3i运算结果输出i#控制组件电源控制信号/>送至控制组件供电单元2，其中i＝1,2,…,n；
所述控制组件供电单元2，包括n路控制组件电源调节电路，将接收的电子束流调节单元3的n个控制组件电源控制信号分别一一对应传输至n路控制组件电源调节电路，i#控制组件电源调节电路2i根据接收的i#控制组件电源控制信号/>自动调节其输出交流电UBi的幅值，并将i#控制组件电源调节电路2i输出交流电UBi传输至控制组件单元7中变压器T7i的一次侧绕组；
所述光纤4，用于连接电子束流调节单元3和信号变换单元5，将n路电子枪电子束流的光信号由信号变换单元5转送至电子束流调节单元3，并对信号变换单元5电子束流调节单元3之间的高电压进行绝缘隔离；
所述信号变换单元5，包括n路整形放大和电光信号转换电路，接收来自取样单元n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn，将n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn分别一一对应进行整形放大和电光信号转换，生成n路电子束流取样信号的光信号通过光纤4传输至电子束流调节单元3；
所述电子束流取样单元6，包括n个取样电阻R1、R2、…、Ri、…、Rn，i#取样电阻Ri的第一端与加速电源的负端连接，i#取样电阻Ri的第二端与控制组件单元7中i#控制组件7i的整流桥ZL7i输出正极连接，i#取样电阻的第二端还与信号变换单元5中i#整形放大和电光信号转换电路5i的输入端连接，i#取样电阻Ri的两端输出与通过i#电子枪的电子束流IBi成正比的电压信号Ubi，其中i＝1,2,…,n；
所述控制组件单元7，包括n组电子束流控制组件，i#控制组件7i中的变压器T7i的一次侧与控制组件供电单元2中i#控制组件电源调节电路2i的输出端连接，i#控制组件7i的输出端与i#电子枪连接，用于为i#电子枪提供栅偏电压UGi或阴极加热功率PGi，对i#电子枪的电子束流IBi进行控制，其中i＝1,2,…,n；
所述加速电源单元8，用于同时向n支电子枪提供恒定的加速电压UA，加速电源单元8的负极输出端接至信号变换单元5，作为信号变换单元5中n路整形放大和电光信号转换电路的参考电位端，加速电源单元8低压端输出加速电压取样信号Ua和n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ，加速电压取样信号Ua传输至加速电压调节单元9，n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ传输至中央控制器1，用于监测加速电源过流，加速电源单元8的负极经电子束流取样单元6和控制组件单元7分别被引至n支电子枪的阴极，加速电源单元8低压输出端接大地，n支电子枪的阳极都接大地；
所述加速电压调节单元9，以接收来自中央控制器1的加速电压设定信号作为给定信号，以接收来自加速电源单元8的加速电压取样信号Ua作为负反馈信号，对加速电源单元8输出的加速电压进行闭环调节控制，自动调节加速电压调节单元9的输出加速电源交流电UAC，并将加速电源交流电UAC传输至加速电源单元8，实现加速电源单元8输出稳定的加速电压；
所述辅助电源单元10，包括n组辅助电源，i#辅助电源10i用于给i#电子枪提供阴极加热功率或栅偏电压。
上述实施例中，所述控制组件单元7中i#控制组件7i包括变压器T7i、整流桥ZL7i、滤波电容C7i、负载电阻R7i；
所述变压器T7i的一次绕组与控制组件供电单元2中i#控制组件电源调节电路2i的输出端连接，变压器T7i的二次绕组与整流桥ZL7i的交流输入端连接，滤波电容C7i的两端分别与整流桥ZL7i的正输出端和负输出端连接，负载电阻R7i与滤波电容C7i并联，整流桥ZL7i两端输出直流电通过高压电缆与i#电子枪连接。整流桥ZL7i的正输出端还与i#辅助电源10i的第一输出端连接，i#辅助电源10i第二输出端通过高压电缆与i#电子枪连接，其中i＝1,2,…,n。
如图3至图4所示，一种共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制方法，包含n路电子束流控制回路，每路电子枪电子束流控制方法，包括以下步骤：中央控制器1输出i#电子束流设定信号给i#电子束流调节电路3i，i#整形放大和电光信号转换电路5i将i#电子束流取样信号Ubi进行整形放大和电光信号转换，生成i#电子束流取样信号Ubi的光信号由i#光纤4i转输给i#电子束流调节电路3i，i#电子束流调节电路3i将i#光纤4i中的光信号经光电转换成电信号U′bi(U′bi与Ubi为线性关系)作为i#电子束流反馈信号，i#电子束流调节电路3i将i#电子束流设定信号/>和i#电子束流反馈信号U′bi进行比较运算得到i#电子束流偏差信号ΔUbi，其中/>i#电子束流调节电路3i将i#电子束流偏差信号ΔUbi进行PID调节运算输出i#控制组件电源控制信号/>i#电子束流调节电路3i将i#控制组件电源控制信号/>送至i#控制组件电源调节电路2i，i#控制组件电源调节电路2i根据i#控制组件电源控制信号/>自动调节其输出交流电UBi的幅值，i#控制组件电源调节电路2i将其输出交流电UBi送至i#控制组件7i，i#控制组件7i将i#控制组件电源调节电路2i输出交流电UBi变压、整流及滤波输出直流电，若i#辅助电源10i提供i#电子枪阴极加热功率，i#控制组件7i输出电压UGi给i#电子枪栅偏极，调节i#电子枪电子束流的大小，若i#辅助电源10i提供i#电子枪栅偏电压，i#控制组件7i输出电功率PGi加热i#电子枪阴极，调节i#电子枪电子束流的大小。
上述实施例中，还包括以下步骤：若i#辅助电源10i提供i#电子枪阴极恒定加热功率，当i#电子束流IBi低于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi大于零，i#控制组件电源控制信号减小，i#控制组件电源调节电路2i输出交流电UBi幅值减小，i#栅偏电压UGi减小，i#电子枪电子束流IBi上升，反之，当i#电子束流IBi高于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi小于零，i#控制组件电源控制信号/>增大，i#控制组件电源调节电路2i输出交流电UBi幅值增大，i#栅偏电压UGi增大，i#电子束流IBi下降；若i#辅助电源10i提供i#电子枪恒定栅偏电压，当i#电子束流IBi低于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi大于零，i#控制组件电源控制信号/>增大，i#控制组件电源调节电路2i输出交流电UBi幅值增大，i#电子枪阴极加热功率PGi增大，i#电子枪电子束流IBi上升，反之，当i#电子束流IBi高于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi小于零，i#控制组件电源控制信号/>减小，i#控制组件电源调节电路2i输出交流电UBi幅值减小，i#电子枪阴极加热功率PGi减小，i#电子束流IBi下降。i#电子枪电子束自动调节过程使得i#电子束流IBi趋向其设定目标值变化，并使i#电子束流IBi稳定于其设定目标值，其中i＝1,2,…,n。
上述实施例中，还包括以下步骤：中央控制器1输出加速电压设定信号给加速电压调节单元9，加速电压调节单元9接收加速电源单元8输出的加速电压取样信号Ua，加速电压调节单元9将加速电压取样信号Ua进行整形放大输出加速电压反馈信号U′a，加速电压调节单元9将加速电压设定信号/>和加速电压反馈信号U′a进行比较运算得到加速电压偏差信号ΔUa，其中/>加速电压调节单元9然后将加速电压偏差信号ΔUa进行PID调节运算输出加速电源调节信号/>加速电压调节单元9将加速电源调节信号/>进行功率放大输出加速电源交流电UAC，加速电源交流电UAC被送至加速电源单元8，加速电源单元8将加速电源交流电UAC升压、整流及滤波输出直流加速电压UA。
上述实施例中，还包括以下步骤：当加速电源单元8输出的加速电压UA低于其设定目标值，则加速电压偏差信号ΔUa大于零，加速电源调节信号增大，加速电源交流电UAC幅值增大，加速电压UA上升；反之，当加速电源单元8输出的加速电压UA高于设定目标值，则加速电压偏差信号ΔUa小于零，加速电源调节信号/>减小，加速电源交流电UAC幅值减小，加速电压UA下降；加速电压自动调节过程使得加速电源输出的加速电压UA趋向其设定目标值变化，并使加速电压UA稳定于其设定目标值。
进一步，还包括以下步骤：
第一步：工件就绪，中央控制器1按程序启动阵列式电子枪装备抽真空等工作，为下束做好前期准备，选择工作电子枪，设定好工艺参数；
第二步：中央控制器1启动接通加速电源的供电，按工艺要求输出加速电压其设定信号的启动波形，加速电压控制系统自动调节加速电源输出的加速电压UA跟随其设定信号/>的启动波形变化，最终加速电压UA稳定于其设定目标值；
第三步：中央控制器1启动接通各需要工作电子枪的控制组件电源和辅助电源的供电，各工作电子枪的控制组件输出使各电子枪工作于准发射电子状态；
第四步：中央控制器1按工艺要求同时或分时输出各工作电子枪电子束流设定信号的启动波形，各电子束流控制系统自动调节各电子束流IBi跟随其设定信号/>的启动波形变化，最终各电子束流IBi稳定于其设定目标值；
第五步：中央控制器1按工艺要求同时或分时输出各工作电子枪电子束流设定信号的停止波形，各电子枪电子束流控制系统自动调节其电子束流IBi跟随其设定信号/>的停止波形变化，最终各电子枪电子束流IBi回零，断开各电子枪的辅助电源和控制组件电源的供电，按工艺要求输出加速电压设定信号/>的关闭波形，加速电压控制系统自动调节加速电源输出的加速电压UA跟随其设定信号/>的关闭波形变化，最终加速电压UA回零，断开加速电源的供电，最后停机。
以上所述仅为对本发明的实施方式做出了详细说明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置，其特征在于：包括中央控制器(1)、控制组件供电单元(2)、电子束流调节单元(3)、光纤(4)、信号变换单元(5)、电子束流取样单元(6)、控制组件单元(7)、加速电源单元(8)、加速电压调节单元(9)及辅助电源单元(10)组成n路电子束流控制回路；
所述电子束流取样单元(6)，包括n个取样电阻R1、R2、…、Ri、…、Rn，i#取样电阻Ri的第一端与加速电源单元(8)的负端连接，i#取样电阻Ri的第二端与控制组件单元(7)中i#控制组件(7i)的整流桥ZL7i输出正极连接，i#取样电阻的第二端还与信号变换单元(5)中i#整形放大和电光信号转换电路(5i)的输入端连接，i#取样电阻Ri的两端输出与通过i#电子枪的电子束流IBi成正比的电压信号Ubi，其中i＝1,2,…,n，且n＞1；
中央控制器(1)输出i#电子束流设定信号给i#电子束流调节电路(3i)，i#整形放大和电光信号转换电路(5i)将i#电子束流取样信号Ubi进行整形放大和电光信号转换，生成i#电子束流取样信号Ubi的光信号由i#光纤(4i)转输给i#电子束流调节电路(3i)，i#电子束流调节电路(3i)将i#光纤(4i)中的光信号经光电转换成电信号U ′ bi作为i#电子束流反馈信号，其中U ′ bi与Ubi为线性关系，i#电子束流调节电路(3i)将i#电子束流设定信号/>和i#电子束流反馈信号U ′ bi进行比较运算得到i#电子束流偏差信号ΔUbi，其中/>i#电子束流调节电路(3i)将i#电子束流偏差信号ΔUbi按一定规律进行调节运算输出i#控制组件电源控制信号/>i#电子束流调节电路(3i)将i#控制组件电源控制信号/>送至i#控制组件电源调节电路(2i)，i#控制组件电源调节电路(2i)根据i#控制组件电源控制信号/>自动调节其输出交流电UBi的幅值，i#控制组件电源调节电路(2i)将其输出交流电UBi送至i#控制组件(7i)，i#控制组件(7i)将i#控制组件电源调节电路(2i)输出交流电UBi变压、整流及滤波输出直流电，若i#辅助电源提供i#电子枪阴极加热功率，i#控制组件(7i)输出电压UGi给i#电子枪栅偏极，调节i#电子枪电子束流的大小，若i#辅助电源提供i#电子枪栅偏电压，i#控制组件(7i)输出电功率PGi加热i#电子枪阴极，调节i#电子枪电子束流的大小，其中i＝1,2,…,n。
2.根据权利要求1所述的共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置，其特征在于：
所述中央控制器(1)，用于整台电子束加工装备的综合控制，输出n路电子束流设定信号给电子束流调节单元(3)，以及输出加速电压设定信号/>给加速电压调节单元(9)；接收来自加速电源单元(8)的n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ，用于判断加速电源输出过流；
所述电子束流调节单元(3)，包括n路电子束流调节电路，将接收的n路电子束流取样信号的光信号分别转化成n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn的对应电信号U′b1、U′b2、…、U′bi、…、U′bn，将n路电子束流取样的对应电信号U′b1、U′b2、…、U′bi、…、U′bn分别一一对应传输至n路电子束流调节电路，i#电子束流调节电路(3i)以接收来自中央控制器(1)的i#电子束流设定信号作为给定信号，以接收到的i#电子束流取样电信号Ubi的对应电信号U′bi作为负反馈信号，对i#电子枪的电子束流进行闭环调节控制，i#电子束流调节电路(3i)运算结果输出i#控制组件电源控制信号/>送至控制组件供电单元(2)，其中i＝1,2,…,n；
所述控制组件供电单元(2)，包括n路控制组件电源调节电路，将接收的电子束流调节单元(3)n个控制组件电源控制信号 分别一一对应传输至n路控制组件电源调节电路，i#控制组件电源调节电路(2i)根据接收的i#控制组件电源控制信号自动调节其输出交流电UBi的幅值，并将i#控制组件电源调节电路(2i)输出交流电UBi传输至控制组件单元(7)中变压器T7i的一次侧绕组；
所述光纤(4)，用于连接电子束流调节单元(3)和信号变换单元(5)，将n路电子枪电子束流的光信号由信号变换单元(5)转送至电子束流调节单元(3)，并对信号变换单元(5)电子束流调节单元(3)之间的高电压进行绝缘隔离；
所述信号变换单元(5)，包括n路整形放大和电光信号转换电路，接收来自取样单元n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn，将n路电子束流取样信号Ub1、Ub2、…、Ubi、…、Ubn分别进行整形放大和电光信号转换，生成n路电子束流取样信号的光信号通过光纤(4)传输至电子束流调节单元(3)；
所述控制组件单元(7)，包括n组电子束流控制组件，i#控制组件(7i)中的变压器T7i的一次侧与控制组件供电单元(2)中i#控制组件电源调节电路(2i)的输出端连接，i#控制组件(7i)的输出端与i#电子枪连接，用于为i#电子枪提供栅偏电压UGi或阴极加热功率PGi，对i#电子枪的电子束流IBi进行控制，其中i＝1,2,…,n；
所述加速电源单元(8)，用于同时向n支电子枪提供恒定的加速电压UA，加速电源单元(8)的负极输出端接至信号变换单元(5)，作为信号变换单元(5)中n路整形放大和电光信号转换电路的参考电位端，加速电源单元(8)低压端输出加速电压取样信号Ua和n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ，加速电压取样信号Ua传输至加速电压调节单元(9)，n支电子枪总电子束流取样信号UbΣ传输至中央控制器(1)，用于监测加速电源过流，加速电源单元(8)的负极经电子束流取样单元(6)和控制组件单元(7)分别被引至n支电子枪的阴极，加速电源单元(8)低压输出端接大地，n支电子枪的阳极都接大地；
所述加速电压调节单元(9)，以接收来自中央控制器(1)的加速电压设定信号作为给定信号，以接收来自加速电源单元(8)的加速电压取样信号Ua作为负反馈信号，对加速电源单元(8)输出的加速电压进行闭环调节控制，自动调节加速电压调节单元(9)的输出加速电源交流电UAC，并将加速电源交流电UAC传输至加速电源单元(8)，实现加速电源单元(8)输出加速电压的稳定调节；
所述辅助电源单元(10)，包括n组辅助电源，i#辅助电源(10i)用于给i#电子枪提供阴极加热功率或栅偏电压。
3.根据权利要求2所述的共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置，其特征在于：所述控制组件单元(7)中i#控制组件(7i)包括变压器T7i、整流桥ZL7i、滤波电容C7i、负载电阻R7i；
所述变压器T7i的一次绕组与控制组件供电单元(2)中i#控制组件电源调节电路(2i)的输出端连接，变压器T7i的二次绕组与整流桥ZL7i的交流输入端连接，滤波电容C7i的两端分别与整流桥ZL7i的正输出端和负输出端连接，负载电阻R7i与滤波电容C7i并联，整流桥ZL7i两端输出直流电通过高压电缆与i#电子枪连接；整流桥ZL7i的正输出端还与i#辅助电源的第一输出端连接，i#辅助电源第二输出端通过高压电缆与i#电子枪连接。
4.一种根据权利要求1所述的共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：若i#辅助电源提供i#电子枪阴极恒定加热功率，当i#电子束流IBi低于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi大于零，i#控制组件电源控制信号减小，i#控制组件电源调节电路(2i)输出交流电UBi幅值减小，i#栅偏电压UGi减小，i#电子枪电子束流IBi上升，反之，当i#电子束流IBi高于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi小于零，i#控制组件电源控制信号/>增大，i#控制组件电源调节电路输出交流电UBi幅值增大，i#栅偏电压UGi增大，i#电子束流IBi下降；若i#辅助电源提供i#电子枪恒定栅偏电压，当i#电子束流IBi低于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi大于零，i#控制组件电源控制信号/>增大，i#控制组件电源调节电路(2i)输出交流电UBi幅值增大，i#电子枪阴极加热功率PGi增大，i#电子枪电子束流IBi上升，反之，当i#电子束流IBi高于其设定目标值，则i#电子束流偏差信号ΔUbi小于零，i#控制组件电源控制信号/>减小，i#控制组件电源调节电路输出交流电UBi幅值减小，i#电子枪阴极加热功率PGi减小，i#电子束流IBi下降；i#电子枪电子束自动调节过程使得i#电子束流IBi趋向其设定目标值变化，并使i#电子束流IBi稳定于其设定目标值。
5.根据权利要求4所述的共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：中央控制器(1)输出加速电压设定信号给加速电压调节单元(9)，加速电压调节单元(9)接收加速电源单元(8)输出的加速电压取样信号Ua，加速电压调节单元(9)将加速电压取样信号Ua进行整形放大输出加速电压反馈信号U′a，加速电压调节单元(9)将加速电压设定信号/>和加速电压反馈信号U′a进行比较运算得到加速电压偏差信号ΔUa，其中/>加速电压调节单元(9)然后将加速电压偏差信号ΔUa按一定规律进行调节运算输出加速电源调节信号/>加速电压调节单元(9)将加速电源调节信号/>进行功率放大输出加速电源交流电UAC，加速电源交流电UAC被送至加速电源单元(8)，加速电源单元(8)将加速电源交流电UAC升压、整流及滤波输出直流加速电压UA。
6.根据权利要求5所述的共享加速电源阵列式电子枪电子束流控制装置的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：当加速电源单元(8)输出的加速电压UA低于其设定目标值，则加速电压偏差信号ΔUa大于零，加速电源调节信号增大，加速电源交流电UAC幅值增大，加速电压UA上升；反之，当加速电源单元(8)输出的加速电压UA高于设定目标值，则加速电压偏差信号ΔUa小于零，加速电源调节信号/>减小，加速电源交流电UAC幅值减小，加速电压UA下降；加速电压自动调节过程使得加速电源输出的加速电压UA趋向其设定目标值变化，并使加速电压UA稳定于其设定目标值。
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