基于FPGA的PSM高压电源脉冲控制器的研制

文章介绍了在PSM高压电源控制系统中,应用FPGA实现PSM模块步进时间间隔最小为1μs的精确定时.通过控制各个PSM模块的开通与关断,实现高压的输出与关闭.文章从硬件平台选择、控制逻辑设计、实验数据分析等方面着手,介绍了PSM电源脉冲控制器的设计与实现.实验表明:该脉冲控制器实时性良好,性能稳定可靠,满足PSM高压电源的控制需求.     

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。     

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。     

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.     

基于FPGA的DDS信号获取与PI反馈算法设计

介绍了上海质子治疗装置高频低电平系统中扫频配置和PI反馈控制算法。通过编写Verilog HDL代码对AD9858芯片进行配置,实现了直接数字频率合成和频率扫描的功能,设计了PI算法以保证高频腔腔压幅度和相位的高精度和高稳定性。     

基于FPGA的数字化核脉冲幅度分析器

为了研制数字化γ能谱仪,采用现场可编程逻辑器件（FPGA）和硬件描述语言（HDL）,完成了关键的数字多道脉冲幅度分析器（DMCA）的设计。利用ModelSim软件对该设计进行了功能仿真和优化。在此基础上通过电路设计建立了数字化能谱测量实验装置,实测了^137Csγ能谱,测量结果与相同条件下InSpector2000谱仪的实测谱完全吻合。由此证明该基于FPGA的DMCA设计正确可行,具有实用性。     

基于FPGA的数字核信号处理系统的研究

核能谱是核物理研究、射线探测和核技术应用领域中获取的重要信息,对其测量技术的改进一直为热点研究问题。论文基于FPGA设计一套数字核信号处理系统,对高速ADC采样后的数字核信号通过FPGA控制的高速USB接口电路,直接传送给计算机的测试平台以实现核信号的离线处理,同时该数字核信号在FPGA中实现其滤波成形、堆积识别,基线恢复等功能,得到的能谱通过USB接口传送给计算机。通过测试,系统既能实现原始核信号的传输与保存,又能实现数字核信号的在线处理。     

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。     

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。     

基于FPGA的高速峰值检测

针对研发数字多道的实际需求,提出了一种基于FPGA的高速峰值检测技术,并且采用ARM+FPGA的架构实现了基于该技术的数字多道系统。通过Modelsim仿真分析了FPGA峰值检测算法的理论,该算法可精确获取高斯信号的最值并获得幅度值。最后通过CZT探测器进行~(241)Am源实测γ射线能谱,实验结果表明该峰值检测算法及数字多道系统设计可准确并且快速获得能谱图。通过合理设置峰值检测算法的高低阈值,可以测试不同基线值的前放信号。     

A novel testing approach for SSRF digital power supply controllers

Digital power supply controller is one of the key parts of SSRF high resolution high stability magnet power supply system.It is very essential to keep any degradation of these excellent properties by any stages as small as possible via careful testing when the controller is developed.In this study,a novel testing approach was presented,with which a novel closed conrail loop without actual power converter was constructed,and the new developed SSRF Digital Controller can work well in it.     

高精度磁铁电源的本地智能化控制

针对北京正负电子对撞机二期工程（BEPCII）对电源系统的要求,设计、研制了高精度磁铁稳流电源的本地智能控制器。电源电流给定值通过18位的D／A转换器AD760,电流值的回采通过24位的A／D转换器ADS1210实现。简要介绍了控制器软硬件的设计,并给出了控制器在电源工程样机上测试的数据,验证了设计的合理性和使用的可靠性。     

多通道AC电源控制器的研制

简要介绍多通道AC电源控制器。该控制器是一个多路程控开关设备，它由计算机进行控制。该仪器是为一个220V交流电源供电系统自动控制与监视系统设计研制的，是该系统的关键前端设备。     

Model-predictive control of power supply for particle accelerators

In this paper, model-predictive control （MPC） is proposed for controlling power source of accelerators. The system state equa.tion is employed as the predictive model. With MPC, the difference between possible output and the ideal output is forecasted and decreased, so that the system can trace the ideal trail as closely and quickly as possible. The results of simulations and experiments show that this method can reduce influence of low frequency noise.     

Virtual instrument for controlling and monitoring digitalized power supply in SSRF

The Shanghai Synchrotron Radiation Facility （SSRF） needs extremely precise power supplies for their various magnets. A digital controller is being developed for the power converters of the SSRF power supply （PS）. In the digital controller, a fully digital pulse-width modulator （PWM） directly controls the power unit insulated gate bipolar transistor （IGBT） of the PS. A program in LabVIEW language has been developed to control and monitor the digital PS via serial communication （RS232） from a PC and to modify its parameters as well. In this article, the software design of the virtual instrument for controlling and monitoring digitalized PS and its associated functions are described, and the essential dements of the program graphical main-Ⅵ and sub-Ⅵ source code are presented and explained. The communication protocol and the structure of the developed system are also included in this article.     

新型地那米加速器磁场扫描电源的研制

研制开发了开关型三角波磁场扫描电源。改进后的扫描电源比原有电源的体积缩小近２０倍,重量冯轻约１０倍,同时,扫描均匀度显著提高,且操作方便,能较好地抑制高频干扰,在防止高压打火引起仪器损坏方面效果明显,并增加了电源输出波形的显示功能。同时还探讨了扫描均匀度及保护电路的切换时间问题。     

基于DSP的电源测试系统的设计与实现

讨论了兰州CSR脉冲电源的测试系统,它基于TI公司的C6000系列的DSP.通过通用串口,把原始数据由PC传输到DSP,由DSP对接收到的数据进行差值,形成波形输出数据,通过FPGA来控制DAC的输出.     

合肥光源新型数字校正铁电源系统

储存环校正铁电源系统的稳定性是进行同步辐射光源束流轨道校正的重要前提。本文描述了新的校正铁数字控制电源系统硬件结构、软件设计及调试结果,其中,重点介绍了数字化控制器的硬件结构和软件工作流程。数字化控制器包括DSP卡和ADC卡,采用了DSP和FPGA作为控制核心,通过光纤与远程IOC进行实时通讯,通过本地PC机串行口可设置电源回路参数。运行结果表明,新的数字控制开关电源系统很好地满足了轨道稳定性对其的要求。     

储存环高精度稳流电源漂移问题的研究

分析了储存环高精度稳流电源产生漂移的原因，介绍了对电源系统给定电压，取样元件，误差放大器，调整管等相应的改进措施，经过一系列改进后，电源稳定度得到提高，进一步保证了光源的可靠供光。