本课题是某公司的项目“用于钢轨焊接的电子束焊机电源系统研制”中的一部分。电子束焊机高压电源系统的作用主要是用于给灯丝电源系统产生的电子加速,其性能决定着电子束焊接的焊缝质量和水平。随着电力电子功率器件、开关电源的电路拓扑、控制芯片和控制方式等的发展,高频化和数字化的高压直流电源日益成为电子束焊机未来发展应用的热点。本文首先对电子束焊机及其高压电源进行了简单的介绍,针对电子束焊机高压电源的应用场合和技术指标,在DC-DC直流变换电路的理论分析和比较的基础上,选用了全桥电路作为高压电源的主功率电路的拓扑结构,控制方式选用移相控制方式。由于采用了开关电路,如果开关功率器件工作在硬开关的状态下,在开通和关断时,会产生较大的开关损耗,而且容易产生尖峰电压、冲击电流等现象损坏开关器件。采用软开关技术则可以很好的避免以上问题,而且还可以提高工作效率。该高压电源的主电路供电选用380V、50Hz的市电,首先通过带电容滤波的三相不控整流电路,将380V、50Hz的市电整流成直流电源;然后通过逆变电路再将其逆变成20kHz的高频交流电供给高频升压变压器,逆变电路中选用IGBT作为逆变功率器件;高频变压器将电压升压到30kV,再由高频倍压整流电路将其倍压成电子枪所需的60 kV直流电压。论文中对主电路中各个电路的元器件进行了参数计算和选型,然后在Simulink平台上对其仿真,验证了设计方案的正确性。该电源的控制电路以DSP2812为控制核心,高压反馈信号经隔离采样电路分压采样,然后送至DSP处理,比较控制产生相应的PWM波,驱动逆变电路中的开关器件IGBT,改变对角PWM波的移相角,就可以调节输出电压的大小。论文中详细阐述了产生PWM波的生成方法,并在CCS平台上进行了编译、下载到DSP2812中调试,实验产生需要的PWM波。由于采用了高频逆变供电方式,使得升压变压器的体积和重量大大减小;采用软开关技术来消除开关管开关损耗大、尖峰电压等问题;结合DSP控制技术还可以达到对高压电源系统快速精确调压的目的。