A new shunt DC active filter of power supply in a steady high magnetic field facility

A DC active power filter is an indispensable part in a high power and high stability power supply system, especially in the power supply system of the Steady High Magnetic Field Facility, which requires that the current ripple should be limited to 50 parts per million. In view of the disadvantages of the series DC active power filter and shunt Pulse Width Modulation DC active filter, this paper puts forward a novel DC active filter by combining the advantages of the transistor regulator and the shunt type. The structure and principle of the new shunt linear active filter are introduced. Meanwhile, the design of several key components that construct the new shunt linear active filter is also analyzed. The simulation model and an experimental prototype of the shunt linear active filter are developed, and the results verify that the parameter design is reasonable and the shunt active filter has a good filter effect.     

稳态强磁场装置电源系统并联直流有源滤波器的实现新方案

结合串联型有源滤波器和并联型PWM有源滤波器的特点,提出了并联型线性调整有源滤波方案。介绍了该有源滤波器的结构及其工作原理,对其具体的实现方案进行了分析设计。就该直流有源滤波器进行了建模仿真,模拟结果证实了其参数设计是合理的,基于所提出的方案,研制了一台实验原型。实验结果表明,该滤波器具有良好的滤波效果。     

基于SSOGI-RLSMC联合算法的加速器电源纹波抑制

重离子加速器电源系统对励磁电源输出电流的稳定度和纹波精度要求高。磁铁负载的存在产生的纹波,会对加速器通过磁场精确控制粒子运动轨迹带来影响。针对以上问题,提出一种基于SSOGI-RLSMC新型联合算法,以减小磁铁负载影响下励磁电源输出的电流纹波,提高电流稳定度。新型联合算法通过并联型二阶广义积分器(SSOGI)作为纹波检测器对纹波分量进行快速准确的提取,获得精度较高的指令电流;将指令电流和直流有源电力滤波器的补偿电流相减得到误差信号,利用趋近律滑模控制(RLSMC)算法对误差信号进行动态跟踪和补偿,以提高直流有源滤波器对励磁电源输出电流的纹波抑制能力,进而达到对粒子运动轨迹精确控制的目的。最后通过Matlab/Simulink仿真证明,所提的新型联合算法在以直流有源电力滤波器为主补偿手段的励磁电源中有效提高了励磁电源输出电流的精度和稳定度,改善了直流有源滤波器对纹波电流的抑制能力。     

基于CSAPF的磁铁电源纹波抑制研究

加速器系统中由于大量非线性器件的存在产生了大量纹波,严重影响加速器磁场对粒子运动轨迹的控制。为实现对加速器直流电源纹波的抑制,相关研究主要集中在用电压型有源电力滤波器降低直流电源纹波,但该方法存在抑制精度不足、响应延时、开关设备损耗较大等问题。针对以上问题,本文比较了电流型和电压型有源电力滤波器的主电路拓扑结构,研究了电流型和电压型有源电力滤波器的脉冲宽度调制技术和控制策略,分析了在加速器系统中不同的有源电力滤波器对磁铁电源输出电流纹波的抑制性能。通过仿真分析与实验验证,发现电流型有源电力滤波器对磁铁电源输出电流纹波具有显著的抑制效果,并且电流型有源电力滤波器能够直接控制输出的纹波电流,纹波精度抑制更高,CSAPF投入后,负载电流纹波显著减小,电流纹波系数达到1.6×10–5。     

稳态强磁场电源直流有源滤波器研究

对稳态强磁场装置电源所需的直流有源滤波器(DAF)进行了设计,提出了利用PWM及并联有源滤波技术的滤波方案。根据其实际负载特性,通过检测负载端电压,利用PWM控制技术产生DAF所需电流并补偿纹波电流。通过对负载侧的滤波电容进行充、放电来调整负载端电压,从而实现负载电流的低纹波。分析表明,该系统具有良好的快速跟踪性能及对谐波很好的抑制效果。仿真结果表明该有源滤波器的良好性能,尤其对低次谐波的抑制更为明显。实验室研样机验证了所提出方案的可行性。     

巧设串联型晶体管直流稳压电源过载保护新形式

串联型晶体管直流稳压电源在稳压部分的过载保护分限流型和截流型两种保护电路,这两种过载保护电路都有各自的缺点,并且都是加在稳压部分。在实验课教学中采取了另外一种过载保护电路,即在桥式整流与滤波器之间加一个220欧姆的分流电阻,对电路进行过载保护,采用这种分流式过载保护电路原理简单,使用方便。几年来,使用效果甚佳。     

200kV低纹波高稳定度直流高压电源北大核心CSCD

直流高压电源在科学实验和工业生产中有着广泛的运用,传统高压直流电源是通过工频变压器直接升压,再经整流滤波得到所需要的高压,普遍存在精度低、调整复杂、纹波系数大等诸多缺陷。本系统基于全桥逆变、倍压整流和脉宽控制技术,设计了用于电子束离子阱装置的直流高压电源,采用高频逆变、正负双向倍压整流、电压电流双环控制等方法,实现了直流高压输出。结果表明,所设计的直流高压电源具有稳定性好、纹波小、可靠性高、系统安全等特点,最终输出的电压在o～200kV连续可调,纹波和稳定性都小于0．01％,满足实验需求。     

中点箝位型逆变器在EAST低次谐波平台中的应用

针对EAST磁体电源等非线性负载产生低次谐波(75~125 Hz)难以治理的问题,提出注入式混合有源滤波的方案。基于EAST低次谐波实验平台,对注入式混合有源电力滤波装置的拓扑结构与滤波原理进行了研究; 同时采用一种降低直流侧中点电位波动的三电平空间电压矢量调制算法,并给出基本矢量作用时间的求取方法; 对该方案及算法进行了仿真与实验验证,仿真与实验结果具有很高的一致性,证明该方案能有效抑制EAST磁体电源运行中产生的低次谐波及其谐振放大。     

SiPM高压电源研制与验证

硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)是新一代的半导体光子探测器,被广泛应用在高能物理、核医学成像及核物理等领域。由于不同的SiPM的偏置电压不同,为满足SiPM的工作电压需求,设计一款电压可调的,且具有温度自适应功能的高压电源。高压电源主要利用DC/DC模块产生高压来给SiPM供电。高压电源电压最高可达到200 V,通过改变电位计的阻值进行分压,使DC/DC模块输出不同的电压值。最后完成了DC/DC模块的稳定性、温度自适应测试,高压电源的性能及工作特性等测试,结果表明,DC/DC模块的积分非线性为0.14‰,模块工作稳定;在不同温度下,系统增益的最大变化率为1.12%,系统增益保持相对稳定;自制的高压电源最大波动约为0.01 V,工作稳定;纹波系数在0.02%以下,具有低纹波特性。同时,在同一测试环境下,高压电源和商用电源全能峰分辨率分别为7.84%和9.88%,自制高压电源的性能要优于商用电源。     

充等离子体微波源高压电源的撬棒保护

 充等离子体高功率微波源——PASOTRON的高压直流电源工作电压为-70kV至-150kV、电流为300A左右,而调制器又悬浮于此高压上工作（电流为60A,脉宽60～120ms）。在工作中,一旦出现管子打火,很容易打坏管子、高压直流电源、调制器或控制柜的电路模块。因此,其控保系统就显得尤为重要。为此采用一种专门研制的高压撬棒,利用简单的自触发电路,达到了满意的保护效果。实验证明,从管子打火到撬棒管作出分流仅滞后150ns,可以分流掉滤波电容中98%以上的储能,工作稳定可靠。     

合肥光源小功率直流磁铁电源的研究

电子加速器通过对电磁场精细调整使得电子束按理想轨道运行,要求励磁电源电流精度高、稳定度高、纹波小、抗干扰能力强。介绍了合肥光源小功率直流磁铁电源系统结构和控制器系统及控制算法,并进行了仿真和实验研究。实验测得,在负载电感1 mH、等效串联电阻0.049 ,输出电流25 A下电流纹波率2.12,40 min电流稳定度6.6,电流分辨率0.01。这表明:所设计的主电路和控制器系统适用于小功率直流磁铁电源的实验研究。     

CFQS装置准环对称测试用磁体电源系统设计

CFQS装置是中国西南交通大学(SWJTU)和日本国家核融合科学研究所(NIFS)联合设计制造的中国首台准环对称仿星器,为满足装置0.1 T稳态运行的实验要求,需要为其磁体线圈设计相应的电源系统。本设计方案考虑工程实际估算线路阻抗,考虑工程裕度、电源以负载参数的1.2倍进行计算,并建立电源系统的Simulink仿真模型,分析负载电流纹波大小及网侧谐波含量。根据仿真结果优化设计方案,通过在直流侧增加无源滤波器,减小输出电流纹波,分析直流侧电压代数形式,计算滤波器参数,并仿真调节得到更加符合实际需求的滤波器参数,满足装置准环对称位形的分布磁场精度对磁体线圈电流纹波的要求。     

HL-2Aװ��ECRH�����ѹ��Դϵͳ����

ECRH阳极高压电源系统由高压直流电源及调制器两部分组成。高压直流电源采用晶闸管调节升压变压器的输入电压,在低电位端利用三极管串联线性调整输出DC电压,控制器采用了内外双闭环控制技术,其最大输出为30kV/130mA;调制器使用真空四极管为核心部件。使用仿真软件对电路进行了优化设计。独立调试实验及HL-2A装置放电实验数据表明,该电源系统具有大范围调压、低纹波输出、快速调制等特点。     

Application of wavelet-based active power filter in accelerator magnet power supply

Since modern accelerators demand excellent stability to magnet power supply(PS), it is necessary to decrease harmonic currents passing magnets. Aiming at depressing the rappel current from the PS in the Beijing electron-positron collider, a wavelet-based active power filter(APF) is proposed in this paper. An APF is an effective device to improve the quality of currents. As a countermeasure to these harmonic currents, the APF circuit generates a harmonic current, countervailing harmonic current from PS. An active power filter based on wavelet transformation is proposed. Discrete wavelet transformation is used to analyze the harmonic components in the supply current, and an active power filter circuit works according to the analysis results. Our simulation and experiment results are given to prove the effect of the APF.     

基于负离子的中性束注入器加速极逆变型高压电源控制策略

ITER中性束注入器加速极需要一套逆变型直流高压电源系统。该电源采用三相三电平(TPTL)直流变换器作为基本单元,通过占空比控制实现对输出电压的快速调节。针对三相三电平直流变换器在小占空比模式下输出电压纹波大的缺点,提出了一种全新的控制策略。该策略通过协调直流母线电压的大小和逆变器占空比的变化对输出电压进行调节。为了验证新的控制策略的性能,搭建了200 kV/60 A的MATLAB/Simulink仿真模型和400 V/6 A的原理样机。仿真结果和样机实验结果表明,新的控制策略可以实现逆变型高压电源在输出电压快速可调的情况下降低输出电压纹波。     

正负双极性直流高压充电电源设计北大核心CSCD

高压脉冲电容器是脉冲功率系统中应用较广的储能器件。根据大容量能库型脉冲装置对充电电源的技术要求,研制了一种输出电压±0.5~±10 kV可调、最大平均功率约3 kW、双极性一体化直流高压充电电源。设计上采用控制电路与正负双极性直流高压输出主电路一体化方式,通过隔离、屏蔽和保护措施,解决了目前双极性直流高压充电电源存在的正负极性电压不平衡、采样控制信号与高压地未隔离问题,减小了电源体积,提高了电源的鲁棒性、可靠性和电磁干扰能力。100多台充电电源在18.3 MJ脉冲装置中同时运行,在复杂电磁干扰环境下可靠稳定工作。     

相控阵井壁成像仪高压电源纹波噪声抑制研究

针对超声相控阵井壁成像仪工作环境恶劣以及超声脉冲发射所需高压电源纹波噪声对超声回波信号干扰大的问题,提出一种高温环境下高压电源纹波噪声抑制方法并进行设计分析。本方法综合开关电源与线性稳压电源各自的技术优势且注重纹波噪声抑制和耐高温设计。利用开关电源完成不同电压幅值的高效转换并在电源输出端增设专门的EMI滤波电路,再利用屏蔽罩对电源进行屏蔽,最后输出电压再经过一级线性稳压电路进一步进行稳压滤波。实测结果表明,利用该方法,电源的纹波与辐射噪声得到了抑制,有效减少电源对回波信号的干扰,且输出电压稳定,提高了超声相控阵井壁成像仪井下工作的稳定性。     

Precision supply system of the group of magnetic elements of the Low-Energy Particle Toroidal Accumulator

An individual power supply source is usually used for each group of identical magnetic elements in accelerators of charge particles. We discuss the power supply and control system on the basis of additional current shunts applied for the simultaneous supply of several groups of magnets in the positron storage ring of the Low-Energy Particle Toroidal Accumulator (LEPTA). Data on the use of the shunt of the linear and key converter are given. The option of the device of a power supply system with the transformation of the recuperated energy in the storage battery and supply from it of the precision power supply sources of the LEPTA correcting magnets is considered. A channel of the individual digital transformation of power supply system elements is given which allows one to build, together with a reverse precision converter, effective intellectual balanced power supply systems.     

BEPC静电分离器分路阻抗和功率损耗研究

通过测量BEPC静电分离器各主要模式的分路阻抗,分析了BEPC运行过程中静电分离器的高压电缆隔离层不时烧化的原因,同时对BEPC流强进一步提高时静电分离器中的功耗进行了计算.     

Controlling chaos in a satellite power supply subsystem

In this work, we show that chaos control techniques can be used to increase the region that can be efficiently used to supply the power requests for an artificial satellite. The core of a satellite power subsystem relies on its DC/DC converter. This is a very nonlinear system that presents a multitude of phenomena ranging from bifurcations, quasi-periodicity, chaos, coexistence of attractors, among others. The traditional power subsystem design techniques try to avoid these nonlinear phenomena so that it is possible to use linear system theory in small regions about the equilibrium points. Here, we show that chaos control can be used to efficiently extend the applicability region of the satellite power subsystem when it operates in regions of high nonlinearity.