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。     

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。     

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。     

SC-200质子加速器输运部磁体电源的输出纹波形成机理分析及其Simplorer仿真

介绍了质子治疗加速器输运部二极磁铁电流源的技术要求、主电路拓扑。该电源要求输出电流精度为25ppm，纹波小于25ppm。电源输出电流纹波由低频纹波和高频纹波组成。对电源输出电流纹波的形成机理进行了详细的理论分析和数学计算。得出了基于冲量控制原理的脉冲宽度调制(PWM)电流跟踪控制技术可以有效消除输入低频纹波对输出电流的影响。同时也对输出电流高频纹波采用两种方法进行了定量的数学分析，并得出量化的结论和计算公式。借助AnsoftSimplorer电路仿真软件构建模型，验证了纹波规律结论及计算公式的准确性，并且提出了相应的纹波抑制策略。     

加速器磁铁电源低次纹波抑制实验研究

文中对目前国内高能加速器主磁铁电源低次纹波抑制方法进行了理论和实验分析,指出了其主要缺点.在此基础上,介绍了笔者应用有源滤波器抑制电源纹波的实验研究效果,并且简要介绍了该有源滤波器的结构和设计要点.     

神龙-Ⅲ直线感应加速器高稳定度恒流源控制系统

大功率恒流源是强流直线感应加速器(LIA)的关键设备之一,用于为加速器电感线圈提供大功率准直流驱动电流,其稳定度、纹波系数等指标要求极高。神龙-Ⅲ LIA恒流源采用串联线性双闭环回路双参量电流调控技术,同时综合应用了以PLC控制器为核心的本地控制、以ARM控制器和工控机为核心的远程控制以及以太网网络通讯技术,实现了强电磁干扰环境下远程控制高稳定性运行。该恒流源在负载0.5~0.6 Ω之间变化、输出电流在50~170 A之间变化时调整管压降控制在8 V±2 V范围内,输出电流纹波和电流稳定度均优于0.5‰。     

用于原子氧地面模拟设备精密压控恒流源

针对原子氧地面模拟设备需要通过电流源形成磁镜效应对其发射度进行约束,以及用于原子氧参数测试仪器校准,研制了一款基于运算放大器的精密压控恒流源。为了防止恒流源的供电电源纹波对电路性能的影响,又配套研制一款开关电源滤波器。最后测试表明:开关电源滤波器能有效减少电源噪声,+15V电源的纹波系数降到万分之一,恒流源输出电流10pA~1A,精度500fA,其稳定和负载稳定性优异。     

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。     

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。     

SC-200质子加速器输运部磁体电源的输出纹波形成机理分析及其Simplorer仿真

介绍了质子治疗加速器输运部二极磁铁电流源的技术要求、主电路拓扑。该电源要求输出电流精度为25ppm,纹波小于25ppm。电源输出电流纹波由低频纹波和高频纹波组成。对电源输出电流纹波的形成机理进行了详细的理论分析和数学计算。得出了基于冲量控制原理的脉冲宽度调制(PWM)电流跟踪控制技术可以有效消除输入低频纹波对输出电流的影响。同时也对输出电流高频纹波采用两种方法进行了定量的数学分析,并得出量化的结论和计算公式。借助Ansoft Simplorer电路仿真软件构建模型,验证了纹波规律结论及计算公式的准确性,并且提出了相应的纹波抑制策略。     

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.     

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.     

14T核磁共振成像超导磁体电源拓扑设计及纹波抑制

根据14T 核磁共振成像(MRI)大电感超导体磁体(电感307H、连接阻抗2mΩ)负载纹波的需求(低压为3V、电流为1500A、电流纹波小于1ppm)，基于常见拓扑结构出现的问题，提出了一种适用于这种大电感超导磁体运行电源的拓扑结构。此拓扑结构采用多级处理、无源滤波和有源滤波相结合的思想来设计。介绍了电源的输入级、中间变换级及输出级三个部分的拓扑，并阐述了各部分拓扑设计对负载电流纹波抑制的作用。通过 Matlab 仿真分析，验证了拓扑设计的合理性。     

基于DSP的无刷直流电机新型转矩脉动抑制策略

无刷直流电机在换相时,非换相相绕组电流会产生脉动,绕组电流的脉动会引起输出转矩的脉动。研究无刷直流电机换相转矩脉动问题,是为了获得无刷直流电机更优的转矩输出特性,提高控制系统的稳定性和控制精度。通过分析换相转矩脉动的成因,在传统PWM_ON_PWM三相全桥调制方式的基础上,加入新型相电流预测控制算法,调节关断相和开通相电流下降和上升的速率,从而抑制相电流的脉动。利用DSP实现算法,验证了算法的可行性,通过实验数据和波形的对比分析,PWM_ON_PWM调制策略与电流预测算法相结合的控制算法可以有效抑制换相引起的转矩脉动。