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.     

HEPS磁铁电源控制系统设计

介绍了高能同步辐射光源中磁铁电源控制系统的设计。该系统硬件部分包括嵌入式边缘计算控制器Atlas 200和数字电源控制模块。在主控模块Atlas 200中运行EPICS IOC,其设备驱动基于StreamDevice开发,通过Modbus-TCP协议与数字电源控制模块通信,进而实现对磁铁电源的远程控制及未来可扩展的智能控制。上层人机界面采用CS-Studio开发,能够直接控制并保护电源运行状态。本系统已完成离线测试,控制功能均可正常运行。     

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.     

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。     

基于微控制器MSC1210的数据采集控制模块设计

文章介绍一种基于微控制器MSC1210的数据采集控制模块,并给出了该控制模块的硬件组成和软件设计.该控制模块具有速度快、处理能力强、可靠性高、功耗低等优点,现已成功应用于加速器磁铁电源控制系统和HIRFL改造工程中.     

CSNS电源磁测时序控制系统

电源磁测时序控制系统能够提供磁铁在运行过程中电源控制设备和磁铁测量设备所需要的时序触发信号和同步时钟信号,该系统的准确性和稳定性对于整个磁测显得极为重要。论文介绍了基于Xilinx系列FPGA硬件电路设计、电光-光电转换电路的设计、串口通信驱动模块和LabVIEW-EP-ICS人机控制界面的实现。通过联机测试结果表明,该系统满足了电源磁测对时序控制系统的要求。     

基于现场可编程门阵列的数字调节器设计

根据磁铁稳流电源闭环控制的基本原理,将模拟调节器及相关的外围控制电路采用全数字化控制技术,并通过嵌入数字信号处理模块的现场可编程门阵列（FPGA）来实现,设计了数字调节器（DRL）。通过样机试验证明,该数字调节器可实现对电源的全数字化调节和控制,满足多数加速器对静态磁铁稳流电源的控制需求。     

重离子加速器磁铁电源控制系统研制

重离子加速器通过一定周期的磁场对带电粒子进行约束,磁铁电源是产生所需磁场的关键部件,因此,要求磁铁电源控制系统具备高效性、稳定性、精确性。磁铁电源需按加速器运行周期进行响应运行。重离子加速器磁铁电源的时序必须严格按重离子加速器控制系统的控制时序进行控制。本工作研制了重离子加速器磁铁电源控制系统,通过磁铁电源控制器与同步时钟系统的通信进行控制时序的运行;通过与中央数据库的数据通信获取磁铁电源控制器所需的全部数据(如同步事例数据、波形数据等)。同步时钟信号一旦触发,磁铁电源控制器进行相应的数据获取并进行插值运算输出至磁铁电源进行控制。重离子加速器磁铁电源控制系统同步精度为1μs,实验平台测试控制器平台纹波精度为100ppm,能满足重离子加速器实验运行的要求。     

CSNS磁铁电源远控系统设计

磁铁电源远控系统采用嵌入式工控机DA710作为控制器,运行EPICS IOC,通过Modbus RTU协议来与数字电源控制模块(DPSCM)通信,从而来控制各类磁铁电源。上层应用程序采用Control System Studio(CSS)来开发,包括人机界面和语音报警。通过性能测试表明该系统满足物理调束的要求,该系统已正式投入运行。     

北京正负电子对撞机校正磁铁电源样机控制系统

在北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPCⅡ初步设计)中,储存环校正磁铁电源将采用VME I/O模块直接控制的方式,描述了在实验物理和工业控制系统(EPICS)环境下开发VME I/O模块的驱动程序,以及硬件连接和应用软件的开发与调试,包括数据库记录的建立和人机界面的开发等,最后实现了通过SUN工作站上运行的人机操作界面对校正磁铁电源进行开关机、升降流和状态监视等操作.     

800MeV电子储存环VME总线ramping板的研制

介绍了合肥国家同步辐射实验室８００ＭｅＶ电子储存环主电源控制系统中ＶＭＥ总线ｒａｍｐｉｎｇ板的设计及研制过程。     

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。     

Simulation and test results of low-order band harmonic filters to decrease resonance phenomenon in the KSTAR power system

The superconducting magnet power supply which supplies superconducting magnet coil (SC) with the power to generate plasma during a KSTAR experiment for nuclear fusion research is a nonlinear load. Characteristic harmonics are generally produced since it converts AC to DC using 6 or 12 pulsed operation. However, non-characteristic harmonics or inter-harmonics are generated according to output control characteristics. Also, 95% out of the power generated from superconducting magnet coil is reactive power. Therefore, harmonic and reactive power occurring during operation have some bad influences such as voltage drop, voltage distortion and decrease in power factor on the KSTAR power system, and reactive power compensator (RPC) & harmonic filter (HF) system which is able to compensate harmonic and reactive power at the same time was established and has been operated [1]. However, out of non-characteristic harmonics and inter-harmonics caused by output control characteristics of superconducting magnet power supply, the more compensation volume of the RPC & HF system increases, the more voltage distortion with harmonic expansion is caused by harmonics in a low-order band due to the parallel resonance in a low-order band between the KSTAR power system and the RPC & HF system. As a result, it has serious effect on the injection capacity restriction of the RPC & HF system, the unstable operation control of superconducting magnet coil, and the operation of main cooling facilities. This paper presents reasons of the resonance phenomenon of the KSTAR power system and suggests a design plan of additional facilities for stable operation of the KSTAR power system, and proves their effects through the simulation and test results.     

质子直线加速器控制系统硬件的扩充和改进

本文介绍了北京35.5 MeV质子直线加速器控用系统扩充时遇到的两个问题及解决办法。1.采用普通CAMAC A/D插件,稍加修改用来采集脉冲电流幅值,可节省复杂而昂贵的采样保持器。2.为了使出来脉冲严格和市电50 Hz同步以保证加速器的束流稳定,研制出一种基准定时脉冲产生器NIM插件,既可满足严格与市电同步,又能方便地任意设置出束周期。     

基于EPICS的磁铁电源控制系统

本文介绍了在EPICS软件环境下实现的磁铁电源控制系统,详细分析了基于DeviceNet现场总线的磁铁电源控制器原理、硬件结构及软硬件系统的集成。测试结果表明该系统的精度、分辨率和稳定度均已达到设计指标,目前已成功地应用在100MeV电子直线加速器的磁铁电源控制中。     

加速器自均衡稳流电源可靠性研究

大型加速器电源系统可靠工作对整个加速器的长期有效运行具有重要意义,在当前可实施的电源技术下,采用N+1模块化自均衡并联冗余电源可明显提高电源系统的可靠性。本文对这种结构的磁铁稳流电源进行了研发及可靠性分析,并对电源的可靠性进行了估算。结果表明,该电源1 a故障时间（MTTR）比单个模块少1/3;上半年的MTTR小于单个模块的1/2。N+1模块化自均衡并联冗余电源的故障率呈现前期低、后期高的特点,且这种电源在电源可靠度高时能展现更大的可靠性优势,是加速器电源的理想选择。     

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。