电子束熔炼炉(Electron Beam Furnace)简称"EB炉”是在低真空条件下冶炼和提纯高活性、难熔金属的一种设备。它主要由高压电源及控制系统、电子枪、炉体及真空系统组成。电子束熔炼炉用高压直流电源属于特种电源,具有高压(>30kV)大功率(>30kW)的特点。目前电子束熔炼炉高压电源大多是由晶闸管控制的工频升压电源,不仅升压变压器和高压滤波器体积庞大,而且电源不具有抗短路特性和快速保护与重启的特点,这严重影响了电子枪的寿命和冶炼质量。针对工频升压电源的缺点和电子束熔炼的特点,将一种高频谐振变换器应用于高压电源。该应用降低了开关损耗,提高了开关频率,减小了变压器和滤波器体积,实现了电源的快速保护与重启。仿真和实验研究表明,该电源能够满足冶炼要求。本文研究了电子束熔炼炉的基本工作原理,针对电子枪负载的特点和冶炼工艺的要求确定了电源系统的解决方案。该电源输入为三相380V工频交流电源,电源由前级晶闸管整流器和后级高频LC谐振变换器组成,输出电压达30kV,额定输出功率达450kW。通过对比研究,在多种高频升压型变换器中确定了全桥变换器的拓扑结构。研究了PWM工作模式和谐振(包括串联谐振、并联谐振、串并联谐振)工作模式的特点,最终选择了适合熔炼炉的LC串联谐振工作模式。在控制方式上选择了可以降低开关损耗的“恒频调幅”方式。即变换器以固定频率工作在谐振点附近,通过调节晶闸管整流器输出的直流母线电压来调节高压的输出,这样有利于滤波器设计,也易于实现软开关。使用Matlab仿真软件对系统主电路及控制方法进行了仿真。电源的控制系统设计包括以美国TI公司生产的TMS320F28335DSP作为核心芯片的控制板,反激辅助电源板,驱动板和电压采样与前级调理板。研制了一台30kV,450kW的高频高压电源。详细介绍了设计方法,参数计算,及仿真、实验方法。