高精度加速器超导磁铁电源的研究.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2OlOVo1．40No．10电气传动2010年第4O卷第1O期高精度加速器超导磁铁电源的研究张希泰，王有云，党怀东(1．兰州长城电工股份有限责任公司，甘肃兰州730000；2．天水电气传动研究所有限责任公司，甘肃天水741020)摘要：针对超导磁铁对电源的要求，提出了基于BuckChopper电路的多相多重化的电源拓扑结构，采用IGBT为卸能开关来实现失超快速保护，分析了其工作原理。按该方案研制了一套高精度加速器超导磁铁电源，进行了严格的测试，结果表明，该方案满足了同步加速器超导磁铁对电源的高要求

2、。关键词：超导磁铁；高稳定度；低纹波中图分类号：TM46l文献标识码：AResearchonHigh—precisionPowerSupplywithSynchrotronSuperconductingMagnetZHANGXi—tai，WANGYou—yun，DANGHuai—dong(1．LanzhouGreatWallElectricalCo．Ltd，Lanzhou730000，Gansu，China；2．TianshuiElectricDriveResearchInstituteCo．Ltd，Tianshui7410

3、20，Gansu，China)Abstract：Aimingatthespecialrequirementsofthesuperconductingmagnettothepowersupply，thetopoi—ogyofmultiphaseandmultiple—configurationstructurebasedonBuckChopperinparallelwaspresented．TheschemeadoptsIGBTastheenergy—-dischargeswitchthustoachievethefastqu

4、enchprotectiontothesupercon—‘ductingmagnetcoilsofthepowersupply，andtheworkingprinciplewasgiven．Thehigh—precisionpowersup—plyofacceleratorsuperconductingmagnetwasdesignedandmanufacturedthathasbeenpassedthestrictexperimentattests．Thetestresultsshowthatthisschemecanwe

5、llsatisfythehighrequirementsofthesynchro—tronsuperconductingmagnettothepowersupply．Keywords：superconductingmagnet；highstability；lowripple保护。因此研究超导磁铁电源具有非常重要的现1引言实意义。随着我国综合国力的日益增强，近年来对基本文以某加速器实验室对撞区超导磁铁电源础物理研究的投入越来越大。另一方面，随着超为例，提出了用IGBT开关器件组成的基于Buck导材料和超导技术的蓬勃发展，超导磁

6、铁以其体Chopper电路多相多重化的拓扑结构，来组成大积小、场强高的优点，迎合了加速器磁铁的苛刻要电流、高精度的直流稳流电源，采用IGBT为卸能求，因此将超导制作磁铁作为最终聚焦磁铁被国开关来实现失超快速保护，并进行系统设计和实内外各大加速器厂商广泛采用。超导磁铁对电流验，结果表明：系统设计合理，动态响应快、稳定度波动非常敏感，过大的电流波动会引起超导线圈高、体积小，可以满足加速器超导磁铁对负载电源失超(失超是指超导体从超导态进入常导态，超导的要求。线从没有电阻变为有电阻)，严重影响超导磁铁的2控制方案设计正常工作，甚至毁

7、坏超导磁铁。这对超导磁铁励磁电源输出电流的稳定性、纹波、调节精度和动态在加速器应用中，超导线圈由于其体积小，常响应能力提出了极其严格的要求，这些应用要求常在一组铁芯上有多组线圈，超导磁铁线圈数目电源的输出电流具有很高的稳定度(10～10)多、电路连接方式复杂、磁场互相耦合，本文介绍和极低的电压纹波_1]，而且要能够快速实施失超的对撞区超导磁铁电源共有2块，分别称其为左作者简介：张希泰(1962一)，男，硕士，高级工程师，Email：gstswyy@vip．163．com49电气传动2010年第4O卷第10期张希泰，等：高精度

8、加速器超导磁铁电源的研究侧超导磁铁，右侧超导磁铁，其结构完全对称。每线圈。图1为超导磁铁线圈供电示意图。电源参块超导磁铁包含7组线圈，这样一共有14组超导数和系统要求如表1所示。ASLl}～i}ASRAS2LAS2RAS3LAS3RSCQRSCBR(HDCR)VDCR图l超导磁铁线圈供电示