Устройство электропитания синхронного накопителя Советский патент 1989 года по МПК H05H7/04 

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к системам питания магнитов синхротронов, включенных в резонансный контур с подмагничиванием постоянным током и обеспечивающих режим накопления ускоренных частиц при изменяющемся ведущем магнитном поле и последующий режим их циркуляции при постоянном магнитном поле.

Известно устройство синхронного накопителя, содержащее электромагнит и конденсаторную батарею, образующие резонансньй контур, источник постоянного тока и разделительные реакторы, соединенные последовательно с электромагнитом, источник подпитки резонансного контура в виде

параллельного инвертора тока, в котором постоянная составляющая ведущего магнитного по.пя больше перемено:ной составляющей, а инжекция частиц о осуществляется на восходящей части 4 ел ю магнитного поля. При увеличении магнитного поля фазовый объем частиц уменьшается за счет радиацио.нного затухания амплитуд бетатронных и синхротронных колебаний и, замедляясь при уменьшении магнитного поля, частицы остаются в камере ускорителя. В следующем цикле осуществляется повторная инжекция, что при ампли-тудной модуляции высокочастотного ускоряющего напряжения обеспечивает режим многоцикличного накопления частиц. Недостатками устройства является то, что периодически характер изменения ведущего магнитного поля исключает режим циркулядии частиц и ограничивает возможность проведения физического экатеримента. Наиболее близким к предложенному устройству является устройство электропитания, синхротронного накопителя , содержа1дее параллельно соединенные электромагнит и конденсаторную батарею, источник постоянного тока и разделительный реактор, соединенгше последовательно с электромагнитом, источник подпитки резонансного контура, тиристорный ключ, блоки включения и согласования. К недостаткам этого устройства относятся значительный объем силового оборудования системы питания, определяемый ключами управляемого места на большую коммутируемую мощность и невозможность обеспечения режима циркуляции частиц в постоянном поле электромагнита. Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства и расширение его функциональных возможностей. Это достигается тем,что в устройстве электропитания синхротронного накопителя, содержащем параллельно соединенные электромагнит и конденсаторную батарею, источник постоянного тока и разделительный реактор

соединенные последовательно с электромагнитом, источник подпитки резонансного контура, тиристорный ключ, блоки включения и согласования, конденсаторная батарея и электромагнит шунтированы сопротивлением, соединенным последовательно с тиристорным ключом, при этом управляющий электрод тиристорного ключа через блок включения и схему совпадения соединен с датчиками тока пучка и фазы тока электромагнита, а выход схемы совпадения через блок согласования дополнительно соединен с входом выключения источника подпитки.

С целью регулирования энергии частиц в режиме циркуляции в него может быть введен блок программной уставки режима циркуляции, выход которого соединен с входом источника постоянного тока, а вход соединен через блок согласования с выходом схемы совпадения.

и 10 формируется сигнал, который через схему 8 совпадения и блок 7 включения обеспечивает синхронизацию включения ключа 6, Энергия переменной составляющей поля магнита рассеивается на шунтирующем сопротивлении 5, а в зазоре магнита остается постоянное поле от источника 13 тока, что обеспечивает режим циркуляции накопленных частиц.

Второй возможный режим работы описываемого устройства электропитания - это режим, при котором многоцикличное накопление частиц производится при малой амплитуде переменной составляющей поля магнита и после обеспечения требуемого накопленного тока по сигналу с датчика 9 тока пучка и датчика 10 фазы напряжения электромагнита срабатывают схема В совпадения, сигнал с которой через блок 1 1 согласования и 1ключает источник 4 подпитки переменным током На фиг. представлена упрощенная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы тока магнита. Резонансный контур, образованный конденсатором 1 и обмоткой 2 электромагнита, через разделительный реактор 3 соединен с источником 4 подпитки. Обмотка 2 электромагнита шунтирована сопротивлением 5 через управляемый тиристорнь й ключ 6, управляющий электрод которого через блок 7 включения и схему 8 совпадения соединен с датчиком 9 тока пучка, а второй вход схемы совпадения соединен с датчиком 10 фазы напряжения на электромагните. Выход схемы совпадения соединен также через блок 1 согласования с входом выключения источника 4 подпитки и через блок 2 программной уставки - с входом.управления источника i3 подмагничивання электромагнита постоянным током. Через обмотку 2 электромагнита и разделительньй реактор 3 непрерывно протекает ток подмагничивания I. В момент t от импульса синхронизации включается источник 4 подпитки и резонансный контур за время t,-tg выходит на рабочий режим. В момент t,-tf осуществляется многоцикличная инжекция и накопление частиц. В момент tj, когда ток пучка достиг требуемого значения и фаза тока магнита совпадает- с полярностью включения тиристор 1ого ключа 6, с датчиков 9 .5106 и одновременно через блок 12 программной уставки обеспечивает подъем постоянной составляющей тока магнита до требуемого уровня заданной энергни) источником 13. Сопротивление 5 выбирается из условия апериодического затухания переменной составляющей энергии магнитного поля. Рассеивание переменной составляющей энергии магнита на шунтирующем сопротивлении обеспечивает малое время и плавный выход на постоянное поле (режим циркуляции). Длительность .;;л :о„о;;„ :„Гс;;: ufi л , г J пени вакуума в камере ускорителя 2 Рассмотренное устройство электропитания позволяет исключить три полностью управляемых тиристорных ключа по сравнению с прототипом, по которому разработан технический проект базового варианта системы питания синхротронного накопителя для ускорителя С-25Р на энергию 1,2 ГэВ. По техническому проекту тиристорные ключи должны быть выполнены на следующие параметры: 1д 3000 А, U 25000 В. Такой ключ может быть реализован на двух модулях типа БТСВ, „РИ„-е„,е,х л«„ злек.ро„.р.„., гглг«т - стннпгг) тока. постоянного тока.

УСТРОЙСТЮ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СИНХРОТРОННОГО НАКОПИТЕЛЯ, содержащее параллельно соединенные электромагнит и конденсаторную батарею, источник постоянного тока и разделительный реактор, соединенные последовательно с электромагнитом, источник подпитки резонансного контура, тиристорный ключ, блоки включения и согласования, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства и расширения его функциональных возможностей, конденсаторная батарея и электромагнит шунтированы сопротивлением, соединенным последовательно с тиристорным ключом, при этом управляющий электрод тиристорного ключа через блок включения и схему совпадения соединена с датчиками тока пучка и фазы тока электромагнита, а выход схемы совпадения через блок согласоS вания дополнительно соединен с входом выключения источника подпитки. (Л

//г./