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電子束熔煉爐(Electron Beam Furnace)簡稱"EB爐"是在低真空條件下冶煉和提純高活性難熔金屬的一種設備,它主要由高壓電源及控制系統、電子槍、爐體及真空系統組成.。電子束熔煉爐用高壓直流電源屬于特種電源,具有高壓(30kV)大功率(30kW)的特點。目前電子束熔煉爐高壓電源大多是由晶閘管控制的工頻升壓電源,不僅升壓變壓器和高壓濾波器體積龐大,而且電源不具有抗短路特性和快速保護與重啟的特點,這嚴重影響了電子槍的壽命和冶煉質量。
針對工頻升壓電源的缺點和電子束熔煉的特點,將一種高頻諧振變換器應用于高壓電源。該應用降低了開關損耗,提高了開關頻率,減小了變壓器和濾波器體積,實現了電源的快速保護與重啟。仿真和實驗研究表明,該電源能夠滿足冶煉要求。
株洲市立杰電熱技術有限責任公司研究了電子束熔煉爐的基本工作原理,針對電子槍負載的特點和冶煉工藝的要求確定了電源系統的解決方案。該電源輸入為三相380V工頻交流電源,電源由前級晶閘管整流器和后級高頻LC諧振變換器組成,輸出電壓達30kV,額定輸出功率達450kW。通過對比研究,在多種高頻升壓型變換器中確定了全橋變換器的拓撲結構。研究了PWM工作模式和諧振(包括串聯諧振,并聯諧振,串并聯諧振)工作模式的特點,還是選擇了適合熔煉爐的LC串聯諧振工作模式,在控制方式上選擇了可以降低開關損耗的"恒頻調幅"方式。