电子束焊机用高压电源的应用及发展趋势

在电气设备中的成功应用，为电子束焊机用高压电源采用高强度绝缘气体开辟了广阔的前景。西方国家已推出用SF6气体作为绝缘介质的电子束焊机用高压电源如图5所示[7]。这种焊机的高压电源和电子枪做成一体化，主要应用于小功率。在高压及大功率方面需对以下课题进行研究：直流电压下SF6气体绝缘特性的研究、低压电子元器件与SF6气体绝缘兼容性的研究、气体绝缘变压器的制造技术、SF6气体绝缘结构的优化设计、气体绝缘型高压电阻分压器的研制及对地杂散电容对高压电源输出特性的影响等。

为了减小电源本体的体积，也有研究者希望采用固体介质绝缘，如合成绝缘材料或树脂绝缘材料，能使高压电源集成一体化，从而有效地减小电源的体积。此类电源的研究课题有结构合理的模具的制造、合理的工艺配方的研究、绝缘结构的优化设计、热性能和电性能良好的绝缘材料等。

图3乌克兰Paton焊机用高压电源的系统框图

图4国产HDZ型焊机用高压电源的系统框图

图5电子束焊机用SF6高压电源示意图

图6开关型高压电源的系统框图

4.2控制技术的研究

随着电子技术、自动控制技术、功率电子器件技术的快速发展，人们开始研究采用开关电源技术来控制和调节高压，这种电源的工作原理框图如图6所示。德国PTR公司和igm公司已开展这方面的研究，并制造出小功率的样机。开关型高压电源能保证电子枪在打火时，以极快的速度关断电源，并在很快的时间内恢复高压，保证焊接过程的顺利进行，具有理想的高压放电保护性能。开关型高压电源由于供电频率的提高，在以下几个方面要进行研究：高压打火时对低压电路的影响及保护技术的研究、高频高压变压器的制造技术、滤波电容器的高频性能的研究、克服对地杂散电容对高压电源的电压降落的措施及高频下的绝缘特性的研究等。另外电力电子器件承受高电压能力（过电压）较差，采取合适的保护措施，提高电力电子器件的安全和稳定性，以及如何应用于高压和大容量的电子束焊机是今后要进一步研究的课题。

4.3测量及取样信号的研究

目前高压测量及电子束流的测量和取样均从高压分压器取得，没有进行有效的隔离，有时导致干扰信号，使控制电路误动作，为此需增加抗干扰电路。在高压电路中采用光电耦合技术能有效地解决干扰问题[8]，使控制电路不受高压打火的影响，没有高压干扰信号的影响，测量结果准确可靠。

5结语

（1）电子束焊机用高压电源的高效小型化是发展方向；

（2）气体绝缘型和集成一体化型高压电源能有效减小高压电源本体的体积；

（3）开关型高压电源有利于提高电源的效率和减小电源的体积，是高压电源的发展方向；

（4）进一步研究和开发高电压及大功率电子束焊机用高压开关电源，是电子束焊机发展的需要；

（5）光耦技术在高压电源中的采用，能提高控制系统的可靠性和测量精度，值得推广和应用。