加速器行業(yè)磁鐵電源系列

2023-05-16 09:55:11

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加速器研究方向包括等離子體物理、磁約束核聚變工程、大氣環(huán)境光學(xué)遙感、激光與光電子科學(xué)技術(shù)、強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)與技術(shù)、環(huán)境科學(xué)與工程、先進(jìn)核能、生物物理、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、先進(jìn)診療技術(shù)、材料科學(xué)與工程、人工智能與機(jī)器人、智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)等。其主要任務(wù)是圍繞國(guó)家重大研究計(jì)劃和戰(zhàn)略需求，向國(guó)內(nèi)外用戶(hù)提供穩(wěn)定運(yùn)行的一流大科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，積極發(fā)展同步輻射及測(cè)量新技術(shù)、新方法，推動(dòng)我國(guó)先進(jìn)光源關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。

如上圖，帶電粒子束在直線(xiàn)和彎道的環(huán)形磁場(chǎng)跑道被循環(huán)加速，加速器電源作為加速器磁鐵的激勵(lì)源，與加速器磁鐵共生，電源根據(jù)給定改變輸出電流激勵(lì)磁場(chǎng)變化從而改變加速器粒子束按照預(yù)定軌道運(yùn)動(dòng)。磁鐵電源激勵(lì)磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)達(dá)到注入、引出、以及聚焦粒子束等等的效果。

加速器增強(qiáng)器的主要作用是提升帶電粒子束能量，因此增強(qiáng)器磁鐵電源的輸出是動(dòng)態(tài)周期變化的，所以對(duì)磁鐵電源輸出電流的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力要求嚴(yán)格。儲(chǔ)存環(huán)磁鐵為粒子束提供彎轉(zhuǎn)力，使之形成一個(gè)閉合的軌道，磁場(chǎng)的精度和穩(wěn)定性對(duì)粒子束的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，所以?xún)?chǔ)存環(huán)裝置對(duì)磁鐵電源的輸出電流的穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)精度要求嚴(yán)格。

現(xiàn)已積累形成的主要產(chǎn)品系列包括：高壓大電流偏置正弦電流源，高壓大電流梯形波電流源，高精度高壓大電流穩(wěn)態(tài)直流源，高精度低壓大電流穩(wěn)態(tài)直流源，高帶寬低壓小電流動(dòng)態(tài)電流源，高精度低壓小電流穩(wěn)態(tài)電流源等。

高壓大電流偏置正弦電流源

該規(guī)格電源有功功率從200kW-2MW不等，峰值功率大于15MW，通過(guò)工頻隔離，整流，功率波動(dòng)控制，逆變電路之后串聯(lián)形成不同電壓，電流等級(jí)的產(chǎn)品。產(chǎn)品特點(diǎn)：功率單元完全一致，帶功率波動(dòng)控制減小網(wǎng)側(cè)功率波動(dòng)，減小配電容量，輸出精度高，穩(wěn)定度高，紋波小。

主要技術(shù)參數(shù)：

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產(chǎn)品圖片：

高壓大電流梯形波電流源

主要技術(shù)參數(shù)：

脈沖峰值電流20kA，峰值電壓3kV

重復(fù)頻率25Hz-40Hz，電流穩(wěn)定度100ppm

峰值功率>20MW，平均有功功率約200kW

脈沖電流下降沿最大下降速率：260 A/ms

跟蹤精度< 2%

脈沖電流穩(wěn)定度< ±0.5 %

技術(shù)方案：

電源整機(jī)的主電路方案如下圖所示，采用功率變換模塊并聯(lián)的主電路方案。功率變換模塊內(nèi)部采用多個(gè)功率組件串聯(lián)。

電源整機(jī)的主電路方案圖

整機(jī)由10個(gè)功率變換模塊并聯(lián)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)功率變換模塊包括整流器、升壓斬波器及四象限斬波器，直流側(cè)母線(xiàn)電壓為600-750V，通過(guò)升壓斬波器進(jìn)行穩(wěn)壓控制。升壓斬波器可以在輸出脈沖大電流的同時(shí)減小電網(wǎng)輸入電流的波動(dòng)。在四象限斬波器中，開(kāi)關(guān)管由若干只IGBT半橋模塊并聯(lián)而成，使每個(gè)功率變換模塊可以輸出至少2000A的脈沖電流。

通過(guò)串聯(lián)多重化與并聯(lián)多重化以及橋內(nèi)二重化控制，等效開(kāi)關(guān)頻率可以達(dá)到1MHz，從而提高輸出脈沖電流的跟蹤控制精度。

產(chǎn)品圖片：