Устройство для импульсного питания магнитной системы синхротрона Советский патент 1990 года по МПК H05H7/04 

(Л С

Изобретение относится к области ускорителей заряженных частиц. Устрой ство для импульсного питания мaгниt ной системы синхротрона содержит источник 1 питания, обмотку 2 электро- магнита, коммутатор, включающий тиристоры 3-6, емкостный наполнитель 7, зарядный источник 8, измерительную катушку 9, нуль-орган 10, интеграторы 11, 20, 22, сумматоры 12, 18j задатчик 13 амплитуды, элемент 14 выборки и хранения, ключи 15, 19, регуляторы 16, 17 напряжения и поля соответственно, ограничитель 21 уровня, счетчик 23, дешифратор 24, управляющий генератор 25, схема И 26, генератор 27 тактовых импульсов. Устройство имеет стабильную амплитуду импульсов поля. 1 ил.

со со 00

05

ОО

Изобретение относится к технике импульсного питания электромагнитного оборудованил ускорителен заряженных частиц и может быть использовано fljiH стабилизации амплитуды поля магнитной системы синхротрона, работаи - дего в режиме посылок импульсов с паузой между каждой серией.

Целью изобретения является повы- ыение стабильности амплитуды импульсов поля.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник пита- ния 1 и обмотку электромагнита 2, подключенные чере;: коммутатор, состоящий из тиристоров 3-65 к емкостному накопителю 7 с зарядным источником 8. Измерительная катуата 9 подключена к входам нуль-органа 10 и интегратора 11, Вькод интегратора 11 подключен к первому входу сум 1натора 12, второй вход которого сое- динзн с вьп:одом задатчика амплитуды 13, а выход - с входом элемента вы борки и хранения 14. Выход элемента выборки и хранения 14, во-первыхj через ключ 15 и регулятор напряжения 16 соединен с управляющим входом зарядного источника 8, во-вторых, через регулятор поля 17 - с первым входом сумматора 18 и, в-третьик, через последовательно соединенные ключ 19, интегратс- 20,, ограничитель уров- ня 21 и интегратор 22 - с вторым входом сумматора 18, выход которого подключен к управляющему входу источника

питания 1, Выход нул1ь--органа 10 подключен к управляющим рходам элемён- та выборки и хранения 14, тиристору 3,6 и счетному входу счетчи;са 23, выходы которого связаны с входами дешифратора 24. Первый выход дешифратора 24, соответствующий состоянию 1 счетчика 23, соединен с управляющим входом ключа 15, а второй выход, соответствующий СОСТО1НИЮ N-1 счетчика (N - число импульсов в посыпке), - к управляющему входу ключа 19. Выход управляющего генератора 25, длительность выходного импул -са которого равна длительности посыпки серии нм- иульсов, а период - периоду следования посьшок, подключен к входам Сброс интегратора 22, входу установки нуля счетчика 23 и первому входу логической схемы И 26. Второй Е1ход схемы И 26 соединен с зы ходом генергтора 27 тактовых импульсов, а выход - с управляюпи1ми входами тиристоров 4,5

Устройство работает следующим образом.

При нулевом сигнале на выходе управляющего генератора 25 ключи 15,19 тиристоры 3-6 закрыты. Интегратор 22 находится в нулевом состоянии. Напряжение на емкостном накопителе нахо-, дится в соответствии с выходным сигналом регулятора напряжения 16, а напряжение на выходе источника питания 1 - в соответствии с сигналом на выходе регулятора поля 17. При переключении генератора 25 в состояние логической 1 импульсы с генератора 27 через схему И 26 с периодом, равньм периоду апедования импульсов серии, начинают поступать на управляющие входы тиристоров 4, 5. При поступлении импульса на тиристорные ключи 4, емкостной накопитель 7 начинает разряжаться через источник питания 1 на обмотку электромагнита 2. При этом ток в обмотке электромагнита начинает нарастать, напряжение на емкостном накопителе 7 падать, а в измерительной катушке 9 наводится сигнал, пропорциональный п роизводной поля электромагнита. В момент достижения мaкcи fyмa поля, т.е. когда сигнал на измерительной катушке становится равным нулю, срабатывает нуль-орган 10 и вьфабатьшает импульс, который поступает на вход счетчика 23, производит запись сиг азла отклонение амплитуды поля с выкода сумматора 12 в .элемент выборки и хранения 14 и включает тиристоры 3,6. Тиристоры 4, 5 при этом выключаются. Далее процесс повторяется до тех пор пока генера- тог 25 не перейдет в состояние ноль. При этом устройство приходит в начальное состояние. Стабилизация амплитуды поля во время посьток серии импульсов осутцествляется по сигналу отклонения каждого.импульса серии путем воздействия на регулятор поля 17 сигналом с выхода элемента выборки и хранения 14. Переходные процессы, связанные несоответствием напряжения на емкостном накопителе 7, устано- вийшимся значениям во время формирования импульсов поля, кo пeнcиpyют- ся при помощи регулятора напряжения 16. Корректировка выходного сигнала регулятора напряжения 16, которое задает напряжение на емкостном

накопителе 7 во время паузы, осуществляется один рач за посыпку серии импульсов по сигналу отклонения амплитуды первого импульса, так как он наиболее полно характеризует несоответствие напряжения на зарядно источнике 8 требуемому значению, ибо при этом напряжение на источнике 1 за счет работы регулятора поля 17 близко требуемому значению. Компенсация быстрых изменений активного сопротивления обмотки электромагнита во время посыпок серий импульсов осуществляется за счет подачи дополни- тельного линейно-нарастающего сигнала на управляющий вход источника 1 через вгорой вход сумматора 18. Моменты начала и конца формирования этого сигнала соответствуют моментам начала и конца посыпок серии импульсов, которые Формирует генератор 25. Скорость нарастания сигнала определяется напряжением на выходе интегратора 20. Регулировка скорости нарастания для полной компенсации этих температурных возмущений осуществляется путем корректировки выходного сигнала интегратора 20 один раз за посыпку по отклонению амплитуды предпоследнего импульса поля в серии по разрешающему сигналу с дешифратора 24 через ключ 19. Линейный закон изменения компенсирующего сигнала выбран исходя из того, что постоянная времени прогрева электромагнита намного больше длительности посыпки серии, а корректировка скорости нарастания в конце серии осуществляется потому, что в это время влияние начального напряжения на емкостном накопителе на амплитуду импульса поля наименьщее, а изменение сопротивлени обмотки максимальное. Ограничитель уровня 21 введен для ограничения скорости нарастания компенсирующего сигнала с учетом пределов изменения со- I -- противления и тем самым, уменьшения

его влияния во время переходов с одного режима на другой.

Предложенное устройство можно использовать в бустере протонного синхротрона на 76 ГэВ при работе в режиме посыпок серий импульсов с паузой между каждой серией. При серии из 30 импульсов с длительностью 1,5 с и паузой 7,5 с в номинальном режиме сопротивление обмотки электромагнита изменяется на несколько процентов.

В результате в каждой посыпке возникают переходные процессы, которые приводят к недопустимому отклонению амплитуды порядка 5-7 импульсов. Исключение этих переходных процессов позволит по .-ысить экономичность системы питания до 20%. Учитывая, что потребляемая мощность в номинальном режиме составляет порядка 1000 кВт, среднегодовая экономия электроэнергии при работе ускорителя порядка 5000 ч получается порядка ч

Формула изобретения

Устройство для импулгсного питания магнитной системы синхротрона, содержащее последовательно соединенные источник питания и обмотку электромагнита, подключенные через тирис- торный мостовой коммутатор к парал.- лельно соединенным емкостному накопителю и зарядному источнику, измерительную катушку, помещенную в поле электромагнита и подключенную к входам нуль-органа и интегратора, выход которого через сумматор, соеди- ненный вторым входом с выходом за- датчика амплитуды, соединен с выходом элемента выборки и хранения, управляющий вход которого соединен с выходом нуль-органа, счетным вхо дом счетчика импульсов и управляющими входами тиристорных ключей за

рядной диагонали, а к выходу которого подключены входы регулятора поля и ключа, выход которого через регулятор напряжения связан с управ-.

ляющим входом зарядного источника, а управляющий вход ключа подключен к выходу дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика импульсов, вход установки нуля которого соединен с выходом управляющего генератора и первым входом логической схемы И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а. выход - с управляющими входами тиристорных ключей разрядной диагонали, отличающееся тем, что, с целью повьш1е- ния стабильности амплитуды импульсов поля, в него дополнительно введены

люч, два интегратора, ограничитель ровня и сумматор, причем выход доолнительного сумматора подключен к правляющему входу источника питания, ервый вход - к выходу регулятора по

ля, а второй вход к выходу первого дополнительного интегратора, вход Сброс которого соединён с выходом упра&пяющего генератора выход элемента выборки и хранения соединен ;с входом дополнительного ключа, управляющий вход которого соединен с вторым выходом де1иифратора, а выход через последовательно соединенные вто- рой интегратор и ограничитель уровня соединен с входом первого дополнительного интегратора.