诊断中性束加速电源打火检测与保护电路的研究与设计

通过检测打火短路过程中产生较大的di/dt和du/dt来实现高压电源的打火短路保护。在研究了中性束加速电源控制和保护特点的基础上,设计了诊断中性束加速电源在打火短路过程中的di/dt和du/dt的检测电路和相应的保护电路,实现提前对加速器高压电源打火短路的保护。

超灵敏小型回旋加速器质谱计高频三角波加速电源的研制

介绍高频三角波电压发生器的工作原理、高频机的方框图和推动电路的设计以及三角波电压技术指标的测量。并简单介绍加速电极结构。

超灵敏小型回旋加速器质谱计高频三角波加速电源系统的改进

高频三角波加速电源系统的改进是为了实现交替加速的需要和减少高频干扰对磁场稳流电源的影响。前者实际上是改造一台斜坡电压产生器。描述了高精度连续可调直流稳压电源的改制及动态响应;高频机电源工艺的改进减少了高频对磁场电源的干扰,满足了SMCAMS的测试要求。

一种新型高能离子注入系统的加速电源研制

加速电源是高能离子注入系统的重要组成部分,为其离子加速提供能量。本文根据新型高能离子注入系统中加速电压10kV-100kV可调,离子束电流强度小于20mA的参数要求,对传统的加速电源结构进行改进,设计出了一台基于DSP控制的加速电源。论述了该电源的主电路结构:三相整流、buck斩波调压、全桥逆变、变压器升压、倍压整流及其仿真分析。

电子束加速电源主电路拓扑的研究

为了获得稳定性更高、隔离性能更可靠的电子束加速电源,对60 kV/30 kW中压大功率加速电源的拓扑结构和控制电路进行了优化,采用三相逆变电流均流结构、电压双闭环调节以及串联多一级全桥逆变电路的方式,研制出了一种结构更优的高压电源并进行了相关的性能实验。结果表明所研制的高压电源输出电压稳定,可调性好,高低压电气隔离性能优越,能够很好地满足电子束焊接工艺对高压电源的各项要求。

中性束注入系统加速极电源高压部件设计

基于负离子的中性束注入是未来大型托卡马克装置不可或缺的辅助加热方式。中性束系统中的加速极电源需要输出-200 kV电压和5 MW的功率,还经常面临负载短路和断路的特殊工况。过去对加速极电源的研究中缺少高压部分的方案设计,而电源中高压部件的绝缘设计是电源研制过程中必不可少的关键环节。据电源指标和特殊工况的特点,计算了电源高压部分的隔离升压变压器、高压整流器和高压滤波器的电路参数,并对这些部件基于油浸式绝缘进行了工程设计,通过有限元仿真分析进行了绝缘验证。仿真结果表明,这些部件中的电场强度最高为16.22 kV/mm,小于变压器油击穿场强并具有2倍的绝缘裕度。设计的高压部件结构可以满足电源的绝缘要求。

NNBI加速极电源控制系统分析与设计

聚变堆主机关键系统综合研究设施(Comprehensive Research Facility for Fusion Technology,CRAFT)负离子源中性束注入(Negative Neutral Beam Injection,NNBI)电源首次采用逆变型整流方案,但离子源的时变、非线性及高可控等负荷特征给电源电压和纹波控制带来了挑战。采用傅里叶变换分析逆变型直流高压电源拓扑,针对低频开关信号,提出一种新的逆变型直流高压电源传递函数分析方法以快速建立系统近似模型。通过PWM方式控制逆变器开关管占空比,相控整流控制直流母线电压,实现系统输出电压闭环控制以及提升纹波抑制能力,并设计1200 V/5 A实验测试平台验证控制方法的有效性。

并联有源滤波在加速器电源上的应用研究

提出一种用于加速器磁铁电源 ,基于相控整流和并联有源滤波的高性能大功率稳流电源系统 ,分析了有源滤波原理 ,给出基于复合控制的电流响应无滞后跟踪控制方案。仿真及原理性样机实验表明 ,系统设计合理 ,动态响应快 ,静态精度高 。

用于加速器电源的一种矩阵变换器拓扑研究

本文提出了一种适用于加速器电源的磁耦合型矩阵整流拓扑,并在加速器电源上对该矩阵拓扑的基本整流原理进行了验证。研究了空间矢量调制(SVM)和反馈控制相结合的控制策略,该策略能较好地抑制网侧电流谐波,提高网侧功率因数,同时确保负载侧电流对指令电流较好地跟踪。仿真实验及原理样机测试结果表明,该拓扑和控制策略可实现直流输出,达到预期目标。因此,作为加速器电源变换器拓扑的一种可行性选择,矩阵整流器具有良好的研究前景。

EBS加速器电源控制系统的研制

EBS(Electron Beam System)加速器是专为橡胶乳液的辐照硫化加工而研制的。本文简述了加速器电源控制系统的软硬件组成,目前该系统已经完成研制组装,并进行了空载试验。

加速器磁铁电源数字化逻辑控制电路的设计

加速器磁铁电源的逻辑保护和控制一般通过可编程逻辑控制器PLC实现。随着现代加速器技术的发展,电源的控制趋于全数字化,电源的逻辑控制可以综合至其数字控制芯片中得以实现,例如现场可编程门阵列FPGA。文章介绍了两种加速器磁铁电源数字化逻辑控制电路的设计方法,以FP-GA作为控制器件,实现电源的逻辑保护和控制功能。

VARIAN 2300C/D直线加速器电源故障检修

通过对VARIAN 2300C/D直线加速器电源部分控制原理及出现故障的分析,查找出该故障的原因并给予了及时的排除。

基于串行收发器的加速器电源数字控制器研究

为满足强流重离子加速装置(HIAF)对电源控制器多版本兼容和高精度控制性能的要求,研发了1套基于串行收发器的加速器电源数字控制器(APSDC)。该控制器采用基于总线互联的模块化设计架构,在保证加速器电源数字控制器高精度控制性能的前提下,兼具多版本兼容能力。设计了1套基于串行收发器的高速同步数据总线(HSB)用于数字控制器子板间数据通信,总线带宽达2 Gbps,且板间数据同步误差低于1 ns。电源上线运行实验结果表明,APSDC各项设计指标符合HIAF对电源的高精度控制及其他关键性能的技术要求,并具备较强的系统扩展性。

卡尔曼滤波在加速器电源控制中的应用研究

提出了将基于卡尔曼滤波的最佳滤波方法应用于兰州重离子加速器电源控制的方案。给出了加速器控制系统中加速器电源控制的通用模型,用matlab对卡尔曼滤波算法在该模型上的应用进行了建模仿真,给出了叠加噪声和滤波之后的效果比较图,经对比可知卡尔曼滤波能有效减小各种随机噪声的干扰,使电源控制的均方误差减小为原来的23%,尤其能减小尖峰噪声的影响,能有效提高控制精度,从而提高束流品质。

HL-2A中性束加速极电源分布式控制的设计与应用

针对HL-2A装置的中性束加速极电源系统的远程管理和监控,设计了以太网环境下的分布式控制系统。该系统核心部分是PC-104嵌入式工控机、数字接口卡、模拟接口卡以及控制软件。以中性束加速极电源系统为出发点,提出了控制系统的设计要求。从硬件设计和软件设计两方面,论述了分布式控制策略在中性束加速极电源系统中的具体实现。实验证明,该控制系统兼顾了远程管理和实时控制,实现了电源系统的稳定运行。

加速极电源分布式控制的设计与应用

针对托卡马克受控核聚变实验装置HL-2A的中性束加速极电源系统的远程管理和监控,设计以太网环境下的分布式控制系统。该系统核心部分是PC-104嵌入式工控机、数字接口卡、模拟接口卡以及控制软件。以中性束加速极电源系统为出发点,提出控制系统的设计要求,从硬件设计和软件设计两方面,论述分布式控制策略在中性束加速极电源系统中的具体实现。实验证明,该控制系统兼顾了远程管理和实时控制,实现了电源系统稳定运行,提高了实验水平。

多模块并联加速器电源控制系统仿真研究

随着加速器事业的发展,电源正朝着轻型化、便利化、模块化方向发展。大型加速器磁铁电源采用模块串并联的方式来扩充电源容量,但是模块化电源对控制系统提出了新的要求,模块串并联电路均流和均压问题,模块同步问题等都对控制器的开发提出了挑战。本文拟设计一套4模块并联输出的电源,通过仿真验证并联设计的可行性,并为真实的电源硬件设计提供理论支持。

加速器电源电流突变补偿技术的研究

为解决加速器电源因电网电压陷落导致电源输出电流突变问题,提出一种基于磁铁负载侧的动态电流补偿方法,该方法以并联方式在负载端进行电流补偿。本文对其原理进行了可行性分析,用带通滤波器提取突变波形并实时计算通过比例积分(Proportional Integral,PI)控制产生反向突变电流以达到抑制的效果,并通过了原理性仿真以及样机验证。从实验结果验证了方案的合理性,补偿电流的响应速度能够跟上突变电流,对于突变电流确实有明显的抑制效果。

加速器磁铁电源的被控对象辨识模块设计

国内加速器磁铁电源的控制策略基本上以比例-积分-微分(Proportion-Integral-Derivative,PID)控制为主,对被控对象的处理是基于物理模型归纳传递函数,并在此基础上设计控制器。该方法受制于物理模型中元器件参数的不精确性和结构上的不确定性,更重要的是控制器设计一般不关注被控对象的内部机理而是其输入输出(Input-output,I/O)特性。本文提出一种可工作于电源数控平台上的辨识建模方法,其表现出了更好的实时性、适用性和通用性。借助一类子空间模型辨识方法(Multivariable Output Error State s Pace,MOESP),在现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上有针对性地设计模块,并使用可编程片上系统(System On a Programmable Chip,SOPC)集成软核处理器来完成数据处理和参数计算。基于北京正负电子对撞机II期(Beijing Electron Positron Collider II,BEPCII)和加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)磁铁电源数控平台的被控对象辨识模块已成功运用在BEPCII和ADS电源样机上。经过严格的测试表明,辨识模型可以对电源的实际输出电流作出较精确的预报。该辨识模块易于使用,为控制系统设计提供了关键信息,适用于各种特性的负载。

兰州重离子回旋加速器主场电源改造

为满足分离扇回旋加速器(SSC)对于磁场精度的需求,需对其主场电源进行改造。提出开关电源与线性电源相结合的方式作为SSC主场电源的改造方案。电源总体分为两部分,采用模块化的开关电源作为前级电压源,三极管线性调整电路作为后级模块的主电路,充分利用两种电源的优势,实现高稳定度、低纹波的电流输出,同时大幅度提升电源的功率密度和可靠性。文章介绍了电源的工作原理及改造过程,详细阐述了三极管线性放大原理以及管压降控制电路、输出电流控制电路的设计与实现,通过仿真对电路进行功能验证,最终在电源样机上进行实验测试。测试结果表明:改造后主场电源输出电流稳定度达到了±3.99×10^(−6),电流纹波达到了2.7×10^(−9),各项性能均优于改造前。