Устройство для синхронизации синхротрона Советский патент 1991 года по МПК H05H7/04 

{ЯВ4

И

«пкй

Iv

. о

Изобретенг1е относится к ускорителной технике и может быть использовано в системах питания электромагнитов ciTixpoTpoHOB, работающих синхрон но с частотой питающей сети.

Цель изобретения - повышение интенсивности ускоренных частиц путем дополнительной сихронизации момента инжекции частиц в ускоритель относи- тельно заданной фазы напряжения питающей сети.

Функциональная схема устройства приведена на фиг.1; на фиг.2 приведены временные диаграммы, поясняю- щие принцип его работы.

Устройство для синхронизации работы ускорителя с системой 1 питания, состоящей из емкостного накопи- .теля 2 и электромагнита 3, образую- щих колебательный контур, и импульсного источника 4 для подпитки контура, содержит датчик 5 момента инжекции, помещенный в поле электромагнита, вькодом связанный с первым входо временного дискриминатора 6, второй вход которого через блок 7 регулируемой задержки связан с выходом блока 8 задания фазы инжекции. Вход запуска блока регулируемой задерж- ки соединен с выходом компаратора 9 нуля напряжения пиfaющeй сети. Выход временного дискриминатора 6, во-первых, через усилительно-преобразовательное устройство IО и второй блок I1 регулируемой задержки связан с входом выключения ключевого элемента 12, шунтирующего электроманит 3. Во-вторых, выход йременного дискриминатора 6 через компаратор

13 и логическую схему И 1 А, второй вход которой связан с выходом компаратора 15 нуля напряжения на обмоке электромагнита 3, соединен с входом запуска блока 11 регулируемо задержки и входом включения ключевого элемента 12.

На диаграмме Н,, - поле электромагнита; и - напряжение на обмот- ках электромагнита; уровень поля инжекции; U, - сигнал на выходе компаратора 15; U, - сигнал на выходе датчика 5 момента инжекции; УЗ сигнал на выходе блока 7 регулируемой задержки; U - сигнал на выходе усилительно-преобразовате Hofo устройства 10; Us - сигнал на вькоде блока 11 регулируемой за

Q Q

5

л -

5

держки; U, - напряжение питающей сети.

Устройство работает следующим образом.

Момент инжекции в yckopитeлe определяется импульсом Ug, выраба- тьгоаемьм датчиком 5 момента инжекции при переходе поля Н уровня- Н ии снизу вверх. Требуемый момент инжекции задается относительно нуля напряжения U(. питающей сети, определяемой компаратором 9. Величина сдвига момента инжекции относительно импульса компаратора 9 задается сигналом блока 8 задания фазы инжекции и определяется импульсом и блока 7 регулируемой задержки. Импульсы U и U, поступают на вход временного дискриминатора 6. На его вьг,;оде вырабатьгоа- ется сигнал, пропорциональный временному сдвигу импульсов Ug и УЭ Если этот сигнал находится вне зо- ны срабатьшания двухпорогового ком-, паратора 13, то это приводит к запиранию схемы И. При этом импульсы и,, вырабатываемые в моменты перехода через ноль сверху вниз напряжения Up, на магните, не проходят на включение ключевого элемента 12, т.е. магнитное поле формируется без плоской вершины, а цепь импульсной отрицательной обратной связи с выхода датчика 5 через временной дискриминатор 6, усилительно-преобразовательное устройство 10 на управляющие входы ключевого элемента 12 оказьша- ется разомкнутой. Так как собственная частота колебательного контура выбрана несколько больше, чем частота питающей ускоритель сети, то при разомкнутой цепи о.трицательной обратной связи импульсы Uj, перемещаются относительно импульсов U, При некотором близком взаиморасположении импульсов и и и, т.е. малом значении сигнала с выхода временного дискриминатора 6, снимается сигнал запрета со схемы И 14 и замыкается цепь отрицательной обратной связи. Процесс втягивания в синхронизм момента иижек- цин относительно.заданной формы питающей сети осуществляется следующим образом. В момент t, импульсом U, через схему И 14 происходит замыкание ключевого элемента 12 и запуск блока 11 регулируемой задержки. Это приводит к формированию плоской вер51521265

4 шины в импульсе поля Н на времябГ„ момента инжекцин относительно задан- Ч t,, которое пропорционально .напряжению U на вьбсоде регуляторе. В момент tj ключевой элемент импульсом Uj размыкается, .В момент tj датчиком 5 момента инжекции вырабатывается импульс, который поступает на первый вход временного дискриминатора, а на его другой вход в момент t пос- ю тупает импульс Uj, При этом в зависимости от взаимного расположения им- пульсов Ug и 1/3 на выходе временного дискриминатора 6 вырабатьшается сш- нал, который через усипительно-преоб-;15 разовательное устройство воэ 1ействует на вход блока 1I управляемой задержки. В момент t импульсом U;, компаратора 15 замыкается ключевой элемента 12 на время, пропорциональное сигналу и, . 20 При этом новое значение длительности

плато А

пд

t ty обеспечивает

большие сближения импульсов 1 и V во времени (в момент t;).

Усилительно-преобразовательное устройство 10 введено для увеличения точности синхронизации момента инжекции. ЕГО выходной сигнал содержит как пропорциональную, так и интегральную составляющие входного сигнала временного дискриминатора 6. Пропорциональная составляюш;ая обеспечивает быстрое втягивание в синхронизм при включении цепи обратной связи за счет быстрой реакции путем изменения длительности плоской вершины, а интегральная составляю- щая - ысокую точность при изменении параметров элементов системы питания и частоты питающей сети за счет поддержания на его выходе сиг- Hiana уровня при малых значениях входного сигнала.

25

30

35

40

ной фазы напряжения питающей сети в случае изменения частоты питающей сети либо собственной резокянсной - частоты колебательного контура йлект- ромагнита. Все это дает возможность настроить момент инжекции по максимуму интенсивности ускоренного пучка и автоматически поддерживать этот момент относительно фазы напряжения питающей сети.

Формула изобретения

Устройство для синхронизации синхротрона, содержащее сгднопоро- говый компаратор нуля напряжения питающей сети, компаратор нуля напряжения на обмотке электромагнита системы питания, выходом соединенный через элемент И с входом включения ключевого элемента, подключенного параллельно обмотке электромагнита, отличающееся тем, что, с целью повьпвения интенсивности ускоренных частиц, в него введены два блока регулируемой задержки, .датчик момента инжекции, блок задания фазы инжекции, временной дискриминатор, двухпорого- вый компаратор и усилительно-преобразовательное устройство, причем временной дискриминатор первым входом соединен с выходом датчика момента инжекции, вторым входом - с выходом блока задания фазы инжекции через первый блок регулируемой за- держки, вход запуска которого соединен с выходом однопорогового компаратора нуля напряжения питающей сети, причем выход временного дискриминатора соединен с вторым

5 0

5

0

5

0

ной фазы напряжения питающей сети в случае изменения частоты питающей сети либо собственной резокянсной - частоты колебательного контура йлект- ромагнита. Все это дает возможность настроить момент инжекции по максимуму интенсивности ускоренного пучка и автоматически поддерживать этот момент относительно фазы напряжения питающей сети.

Формула изобретения

Устройство для синхронизации синхротрона, содержащее сгднопоро- говый компаратор нуля напряжения питающей сети, компаратор нуля напряжения на обмотке электромагнита системы питания, выходом соединенный через элемент И с входом включения ключевого элемента, подключенного параллельно обмотке электромагнита, отличающееся тем, что, с целью повьпвения интенсивности ускоренных частиц, в него введены два блока регулируемой задержки, .датчик момента инжекции, блок задания фазы инжекции, временной дискриминатор, двухпорого- вый компаратор и усилительно-преобразовательное устройство, причем временной дискриминатор первым входом соединен с выходом датчика момента инжекции, вторым входом - с выходом блока задания фазы инжекции через первый блок регулируемой за- держки, вход запуска которого соединен с выходом однопорогового компаратора нуля напряжения питающей сети, причем выход временного дискриминатора соединен с вторым

Изобретение относнтся к ускорительной технике и может быть использовано в системах питания электромагнитов синхротронов, работающих синхронно с частотой питающей сети. Цель изобретения - повьшюние интенсивности ускоренных частиц. Устройство содержит датчик 5 момента инжек- ции, временной дискриминатор 6, блоки 7,11 регулируемой задержки, блок 8 задания фазы инжекции, компараторы 9, 13, 13, логическую схему И 14, ключевой элемент 12, а также синхротрон 1 с накопителем 2, обмоткой злектро- магнита 3 и импульсным источником 4 подпитки. Цель достигается за счет синхронизации момента ннжекцки частиц в ускоритель относительно заданной фазы напряжения питающей сети. 2 ил. (Л

входом элемента И через двухпорогоТаким образом, в данном устройств 45 компаратор и через последователь но соединенные усилительно-преобразовательное устройство и второй .блок регулируемой задержки, вход запуска которого соединен с выходом 50 элемента И и с входом выключения ключевого элемента, а вход включе- .ния ключевого элемента соединен с выходом второго блока регулируемой задержки.

ве обеспечивается, во-первых, устойчивый переход системы питания с несинхронной работы ускорителя с питающей сетью на синхронную, во- вторых, синхронизируется с сетью момент, соответствукиций моменту инжекции, а не конец плоской вершины магнитного поля, в-третьих, обёспег чивается автоматическое сохранение

Риг,г