諧振變換及數字化控制技術在加速器中的應用.pdf

1、粒子加速器中使用的電源種類很多，這些電源多采用PWM控制方式下的斬波器變換結構。加速器對電源穩(wěn)定性、動態(tài)性能及可維護性有很高的要求，隨著技術的進步，老的PWM電源模擬控制電路逐漸被數字控制電路代替，并成功應用于許多國內外加速器中。
　　諧振電源技術目前得到了很好的發(fā)展，它的優(yōu)勢和特性很適合應用到加速器中小功率電源中。本論文嘗試將諧振功率變換電路及高分辨率數字化控制技術引入到加速器電源中。同時對諧振電源的幾種重要拓撲結構進行研究，分

2、析了諧振電源在加速器中應用的可能性。
　　數字化諧振電源需要高分辨的頻率控制電路、簡化的外圍電路設計。我們對市場上眾多數字控制芯片做出合理的篩選后，選擇了Ti公司的DSP芯片TMS320F28335作為數字電源控制器的核心處理芯片。根據加速器電源對穩(wěn)定性的嚴格要求，選用了18位的AD7690做為電源的模數轉換芯片。同時對AD轉換核心電路增添了恒溫控制系統(tǒng)，改善了AD轉換電路的工作環(huán)境。設計了本地和遙控下的人機交互界面。研制出了一套

3、FM型DSP數字控制器卡和高精度的AD數據采集卡用于諧振電源的控制。通過大量工作努力提高諧振電源頻率調整分辨率，用DDS芯片AD9851以1Hz步長分辨率調整電源的開關頻率信號，取得了一定的效果。
　　在實際應用中，將諧振變換技術及高精度FM數字控制電路應用到電子槍高壓電源及速調管聚焦穩(wěn)流電源中，達到了設計效果，說明了該技術應用于加速器中的可行性。其中50kV/5mA的加速器電子槍高壓電源采用并聯(lián)諧振拓撲結構及電流耦合變壓器;35

4、A/35V聚焦穩(wěn)流電源采用了串聯(lián)諧振拓撲結構。
　　研究了SRC串聯(lián)、PRC并聯(lián)、LCC串并聯(lián)、LLC串并聯(lián)四種重要的諧振電源在不加濾波電感情況下的工作原理及電壓、電流控制特性，分析了它們的正弦穩(wěn)態(tài)特性并建立它們的基波等效電路。用兩種方法對諧振電源建立模型。1.線性化近似諧振電源標稱工作頻率點附近的頻率電壓控制曲線，獲取開關信號調整周期和電源輸出電壓之間的表達式，以此建立諧振電源模型。通過仿真驗證這種方法的可行性;2.使用擴展函數