用于磁场测量的高精度500A/30V零压开关直流稳流电源

研制了一种带有无源辅助网络的全桥移相脉宽调制零压开关(FB PSPWMZVS)高精度磁铁稳流电源,并在电磁铁磁场测量中得到应用,其电流稳定度在8h内优于±1×10-4。     

HIRFL-CSR主环磁铁电源数据采集控制模块设计

介绍了一种基于微处理器TMS320VC5402的磁铁电源电流数据采集控制模块,给出了模块的硬件组成和软件设计.经过测试表明该模块具有非常高的控制精度,处理能力强,速度快,而且集成度高,便于组成网络控制系统,现已应用于HIRFL-CSR主环六极磁铁电源控制系统中.     

基于DSP5402的磁铁电源数据采集控制模块设计

介绍了一种基于DSP处理器TMS320VC5402的磁铁电源电流数据采集控制模块,给出了模块的硬件组成和软件设计.目前该控制模块已应用在HIRFL-CSR主环的Bumper磁铁电源控制中.     

基于DSP5402的磁铁电源数据采集控制模块的设计

介绍了一种基于DSP处理器TMS320VC5402的磁铁电源电流数据采集控制模块，给出了模块的硬件组成和软件设计。目前该控制模块已应用在HIRFL-CSR主环的Bumper磁铁电源控制中。     

一个机组供电的晶体管稳流电源

1983年我们制作了一台由机组供电的晶体管稳流电源,取代原苏制BT-4稳流装置,作为ЭГ-2.5质子静电加速器分析磁铁的激磁电源。主要技术指标为:(1)额定输出直流电压100 V;(2)额定输出直流电流30 A;(3)电流调节范围0—30 A;(4)电流稳定度为±1.4×10~(-5)(当负载变化±10%时),±1.0×10~(-5)(当电网电压变化±10%时);(5)长时间漂移为2.3×10~(-5)/h,5.26×10~(-5)/8 h;(6)电流纹波为8.7×10~(-5)。     

直流电流传感器高精度校准系统设计

直流电流传感器(DCCT)的测量精度是高精度直流稳流电源输出电流精度的关键影响因素之一。针对DCCT优于1×10~(-5)的电流测量精度,本文提出了一种通过用高准确度的直流比较仪(DCC)测量电阻原理设计的校准系统,可实现DCCT 0～400 A测量范围内的高精度校准,且在整个校准范围内系统测量的相对不确定度优于1.1 ppm。通过实验测试DCCT的准确度和线性度验证了整个校准系统的精度,为进一步提高磁铁电源的电流精度提供了保障。     

可编程扫描磁铁电源研制

通过对目前广泛应用于辐照加速器上的扫描磁铁电源的研究,给出了一种实时跟踪参考波形的电流型可编程扫描磁铁电源的实现方案,设计了一台输出电流峰值为7A、扫描频率为5~50 Hz连续可调、线性误差小于0.1%的电流型扫描磁铁电源。该电源输出电流稳定,同时能够防止电子束二次扫描,保护钛窗,防止因局部束流过大而损坏。电源输出线性度良好,性能稳定,已成功应用于地那米加速器中。     

HIRFL-CSR电源数字控制系统硬件平台设计

论述用于兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)磁铁电源控制系统的数字控制系统硬件平台设计。该系统基于1mmBGA封装的ALTER corporation的cycloneⅢFPGA芯片,嵌入运行数字调节器软件算法,满足了针对具体被控对象参数要求的调节控制。用ARM(Advanced RISC Machines)作调节控制系统的核心处理器,完成系统的多线程任务处理;同时嵌入千兆光纤接口,实现外接DSP板处理数据的直接传输,提高了系统的实时性。该硬件平台实现了HIRFL-CSR电源系统的稳定、可靠和实时控制。     

数字电源控制模块的设计

为加速器高精度磁铁稳流电源设计了数字电源控制模块DPSCM,以硬开关拓扑结构的磁铁电源作为被控对象,实现电源的全数字化控制。DPSCM以现场可编程门阵列FPGA为控制部件,实现对高精度ADC和DAC的控制,由数字调节器产生高精度数字脉宽调制信号,并实现电源的逻辑控制和联锁保护功能。通过模拟负载测试了DPSCM的基本功能,并在数字电源样机上测试了DPSCM长期运行的可靠性及稳定性,样机电源连续运行72h,电流稳定度优于5×10^-5。     

新型磁铁电源数据采集控制器设计

为适应兰州重离子加速器的升级改造需要,对加速器原前端电源控制器进行改造。本文基于双核ARM11突出的事务处理和网络通信能力,采用高精度的专用模数、数模转换芯片实现设计。测试表明:新型磁铁电源控制器输出电压稳定度为4.01×10~(-5),比原前端电源控制器稳定性提升一个数量级,满足了加速器升级电源系统精度要求。     

高能同步辐射光源高精度直流稳流电源样机研制

即将建造的高能同步辐射光源对四极磁铁电源的性能提出了很高的要求。为了掌握此类型磁铁电源的关键技术并解决其技术难点,在验证装置中研制了高精度直流稳流电源样机。样机采用模块化设计,利用数字、模拟调节器相结合的控制方式,实现对输出电流的高精度控制。为了实现电流稳定度的设计指标,样机采用自主研发的高精度数字控制器和DCCT,对闭环控制中的关键器件进行了恒温控制。实验结果表明,样机的电流稳定度达到了10 ppm,电压纹波低于设计指标5 mV。样机的其他性能指标也均达到了物理设计的要求,并最终通过验收测试。     

基于RTEMS的PSC/PSI电源控制样机研制

使用源代码开放的实时操作系统RTEMS,采用美国BNL研制的电源控制器(PSC/PSI),开发了基于RTEMS的电源控制样机。说明了控制系统样机的体系结构、开发过程以及与1台校正子电源调试的结果。目前,样机已可通过图形用户界面远程开关电源、升降电流,且能实时监测电源的状态。     

质子加速器注入、引出磁铁电源的纹波抑制

在国产首台质子治疗示范装置研制项目中,质子加速器的注入、引出磁铁电源采用模块电源并联方式,但注入、引出磁铁的电感量较小不利于开关电源噪声抑制。为满足项目需要,提出了一种错相设计方案,并推导了三相错相的纹波归一化量值,理论上验证了方案的可行性。在此基础上,用MOSFET以H桥结构作为基本单元,采用3单元移相120°的方式构成模块电源。经测试,3台静磁切割磁铁电源开关纹波满足设计和使用要求,同时证实了电源拓扑结构的可行性。3台电源自投入使用以来,无故障可靠稳定运行20个月以上。     

高能同步辐射光源储存环快校正磁铁电源设计

高能同步辐射光源（HEPS）具有0.1 nm·rad的超低发射度,对束流稳定度提出了较高要求,研制1台高性能快校正磁铁电源用来提高快速轨道反馈系统（FOFB）的性能以提升束流稳定度。电源样机采用新颖的多电平级联拓扑结构提升电源样机的动态性能,使用基于数字控制的新颖控制方法实现样机的动态性能提升。软件仿真与样机试验数据证明,电源样机具有10 kHz小信号带宽、电源阶跃响应时间小于70 μs、输出电流纹波低于20 ppm,电源样机可很好地满足HEPS建设需求。     

Design of Fast Corrector Magnet Power Supply for HEPS Storage Ring

The high energy photon source (HEPS) has an ultra-low emittance of 0.1 nm·rad, which puts forward high requirement for beam stability. A high performance fast corrector magnet power supply was developed to improve the performance of the fast orbit feedback system to improve the beam stability. The prototype adopted a novel multi-level cascade topology structure to improve the dynamic performance, and a novel control method based on digital control was used to improve the dynamic performance of the prototype. Software simulation and the prototype test data show that the prototype has a small signal bandwidth of 10 kHz, step response time lower than 70 μs, output current ripple of less than 20 ppm. The power supply prototype can meet the requirement of HEPS.     

中国散裂中子源快周期同步加速器磁铁电源系统的研究

目前正在进行可行性研究的中国散裂中子源的主体结构是1台强流质子同步加速器。该加速器的一期目标为注入能量70MeV、引出能量1.6GeV、束流功率100kW、循环工作频率25Hz。文章阐述系统总体结构的设计原则以及二极磁铁（B）和四极磁铁（Q）磁场的跟踪误差要求。     

Acceleration of heavy ions with a new RF system at HIMAC synchrotron

A fast three-dimensional scanning irradiation method is under development at the Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC) as the next stage of heavy ion cancer therapy. This method requires highly accurate control of the beam size, energy, and intensity. To improve the accelerated beam’s quality, a new scheme for the synchrotron RF system has been developed. The new system adopts a periodic time clock system (T-clock) instead of an ordinary B-clock system. The new T-clock system is synchronized with a power line frequency of 50 Hz for synchronization with the synchrotron power supply. An ordinary B-clock system results in error pulses owing to the small analog signal of the magnetic field of the main dipole magnet, and the errors cause dipole oscillation of the beam in the RF bucket. Using the new T-clock generator at 192 kHz, we have observed an improvement in the acceleration efficiency and bunch shape compared to the B-clock generator.     

重离子治癌电源调节器的嵌入式系统

为满足HITFiL重离子治癌装置中对扫描铁电源精确控制的需求,基于EDA技术构建了嵌入式实时控制系统,采用高级RISC微处理器(ARM)+现场可编程门阵列(FPGA)+DA/AD技术实现对磁铁电源系统数字调节器的设计。经现场测试,本套系统运行稳定可靠,达到了设计要求,为今后重离子治癌专用装置的建设应用提供了可靠的技术保障。