Источник питания электромагнитов протонного синхроторона

 

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГ-НИТОВ ПРОТОННОГО СИНХРОТРОНА, содержащий тиристорный выпрямитель напряжения , параллельно которому подключен LC-фильтр, к выходу которого через первичную обмотку разделитель .ного трансформатора подключены параллельно соединенные обмотка электромагнита и датчик напряжения, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения, второй вход которого соединен с датчиком отклонения тока, а выход через фильтр низкой частоты подключен к первому входу блока фазового управления и, через фильтр высокой частоты - к первому входу усилителя мощности низкой частоты, выход которого соединен со вторичной обмоткой разделительного трансформатора, второй вход блока фазового управления соединен со входной шиной источника питания, а его выходы подключены к управляющим входам тиристорного выпрямителя напряжения , от л ич ающий с я тем,§ что, с целью повышения КПД, в него (Л введен резонансный усилитель напряжения с частотой резонанса, равной частоте основной гармоники выпрямленного напряжения, вход которого подключен к выходу регулятора напряжения , а выход - ко второму входу усилителя мощности низкой частоты. ;о кэ со со 4 СО

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (51) Н 05 H 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3001090/18-21 (22) 06.11.80 (.46) 07,01 84 Бюл- М 1 (72) В.М. Кофман (53) 621.317.722,(088.8) (56) 1 ° Воробьев В.Н., Мойжес Л.Л.

Активный фильтр кольцевого электромагнита ускорителя ИФВЭ вЂ” ПТЭ, 1977, М 2, с..32-33.

2 ° Гусев A.М. и Гусев О.A. Повышение качества регулирования магнитного поля протонных синхронов для медленного вывода частиц. Третье

Всесоюзное совещание по ускорителям заряженных частиц. М., Наука, .1973, T. 11, с, 118-121, (54) (57) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ ПРОТОННОГО СИНХРОТРОНА, содер- . жащий тиристорный выпрямитель напряжения, параллельно которому подключен (.С"фильтр, к выходу .которого через первичную обмотку разделитель.ного трансформатора подключены параллельно соединенные обмотка электромагнита и датчик напряжения, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения, второй вход которого соединен с датчиком отклонения тока, а выход через фильтр низкой частоты подключен к первому входу блока фазового управления и, через фильтр высокой частоты — к первому входу усилителя мощности низкой частоты, выход которого соединен со вторичной обмоткой разделительного трансформатора, второй вход блока фазового управления соединен со входной шиной источника питания, а его выходы подключены к управляющим входам тиристорного выпрямителя напряжения, отличающийся тем,,©

Ф что, с целью повышения КПД, в него введен резонансный усилитель напряжения с частотой резонанса, равной частоте основной гармоники выпрямленного напряжения, вход которого подключен к выходу регулятора напряжения, а выход — ко второму входу усилителя мощности низкой частоты.

923343

Изобретение относится к области мощной импульсной техники и может быть использовано в ускорителях заряженных частиц для питания кольцевых и вспомогательных электромагнитов протонных синхротронов и соленоидов сильных магнитных полей.

ИзвеСтен источник питания электромагнитов протонного синхротрона, содержащий тиристорный выпрямитель напряжения, подключенный через фильтр сглаживания пульсаций к нагрузке, блок фазового управления, подключенный выходом к выпрямителю, а входом к цепи отрицательной обратной связи, состоящей из трансформаторного усилителя низкой частоты, вторичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой электромагнита (1) .

Недостаток известного источника питания электромагнитов протонного синхротрона заключается в относитель-. но низком КПД из-за большой мощности усилителя нчзкой частоты, которая. определяется в основном нижней cybгармоникой пульсации.

Известен также источник питания электромагнитов протонного синхротрона, содержащий тиристорный выпрямитель напряжения, параллельно которому подключен С-фильтр, к выходу которого через первичную обмотку разделительного трансформатора подключены параллельно соединенные обмотка электромагнита и датчик напряжения, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения, второй вход которого соединен с датчиком отклонения тока, а выход через фильтр низкой частоты подключен к первому 40 входу блока фазового управления и через фильтр высокой частоты — к первому входу усилителя мощности высокой частоты, выход которого соецинен со вторичной обмоткой разделительноIo трансформатора, второй вход блока фазового управления соединен со входной шиной источника питания, а его выходы подключены к управляющим входам тиристорного выпрямителя напряжения (2) .

Недостатком этого источника питания электромагнитов протонного синхротрона также является низкий

КПД из-.за большой мощности усилителя низкой частоты и разделительного

55 устройства.

Целью изобретения является повы.шение КПД.

Поставленная цель достигается за счет того, что в источник питания 60 электромагнитов протонного синхротроЪ:г, сОдержащий тиристорный выпрямитель напряжения, параллельно которому подключен LC-фильтр, к выходу которого через первичную обмотку разI делительного трансформатора подключены параллельно соединенные обмотка электромагнита и датчик напряжения, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения, второй вход которого соединен с датчиком отклонения тока, а выход через фильтр низкой частоты подключен к первому входу блока фазового управления и через фильтр высокой частоты — к первому входу усилителя мощности низкой частоты, выход которого соединен со вторичной обмоткой разделительного трансформатора, второй вход блока фазового управления соединен со входной шиной источника питания, а его выходы подключены к управляющим входам тиристорного выпрямителя напряжения, введен резонансный усилитель напряжения с частотой резонанса, равной частоте основной гармоники выпрямленного напряжения, вход которого подключен к выходу регуля,тора напряжения, а выход — ко второму входу усилителя мощности низкой частоты.

На чертеже изображена функциональная схема источника питания электромагнитов протонного синхротрона.

Источник питания электромагнитов протонного синхротрона содержит тиристорный выпрямитель 1 напряжения, обмотку 2 электромагнита, С-фильтр

3, соединенный входом с тиристорным выпрямителем 1 напряжения, а выходом через первичную обмотку разделительного трансформатора 4 — с обмоткой 2 электромагнита. Вторичная обмотка разделительного трансформатора 4 подключена к выходу усилителя 5 мощности низкой частоты. Блок б фазового управления вторым входом подключен ко входной шине источника питания, выходами — к управляющим входам тиристорного выпрямителя напряжения, а r.åðâûì входом — к выходу фильтра

7 низкой частоты, вход которого подключен к выходу регулятора 8 напряжения, первый вход которого соединен с выходом датчика 9 напряжения, подключенного параллельно обмотке 2 электромагнита. Между выходом регулятора напряжения 8 и первым и вторым входами усилителя 5 мощности низкой частоты включены фильтр 10 высокой частоты и резонансный усилитель

11 соответственно, а ко второму входу регулятора 8 напряжения подключен датчик 12 отклонения тока.

Фильтр 7, блок б,выпрямитель 1 и,С-фильтр 3 образуют канал постоянного напряжения, а фильтр 10, усилитель 11, усилитель 5 и разделительный трансформатор 4 — канал переменного напряжения.

Источник питания электромагнитов протонного синхротрона работает следующим образом.

923343

Составитель Д. Ходырев

Редактор Н. Коляда Техред A.Áàáèíåö Корректор А. Зимокосов

Тираж 783 Подписное

ВЫИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1007/1

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Управляющее напряжение U, поступающее с выхода датчика 12 отклонения тока, сравнивается в регуляторе ф напряжения с выходным напряжением

El датчика напряжения 9. Разница между ними усиливается и преобразуется регулятором 8 в соответствии с передаточной функцией И рн . Низкочастотная часть сигнала через фильтр 7 низкой частоты и блок б фазового управления воздействует на угол ре- 10 гулирования тиристора выпрямителя 1 напряжения, высокочастотная - через фильтр 10 высокой частоты и усилитель 5 мощности индицирует во вторичной обмотке разделительного транс-15 форматора 4 противоЭДС пульсации выходного напряжения С-фильтра 3 — U

Таким образом в широкой полосе частот от постоянного тока до частоты среза контура отрицательной обрат- 0 ной связи по отклонению (0 — Pg<), равной примерно 5-10 кГц, обесйечивается сглаживание пульсации выпрям-. ленного напряжения Ug и для управ.— ляющего сигнала 0 контур представляет собой бенинерционное устройство.

25 с коэффициентом передачи он/Оч= 4/Р

Габаритная мощность t,C-фильтра 3 определяется постоянным током подмагничивания реактора, частотой пульсации и коэффициентом ее сглаживания, габаритная мощность усилителя мощности низкой частоты 5 с разделительным трансформатором 4 — постоян- 35 ным током подмагничивания через вторичную обмотку трансформатора 4, частотой и амплитудой усиливаемого напряжения. Напряжение Up содержит в себе все гармоники пульсации в 40 полосе частот работы контура по напряжению. Величина гармоник напряжения Up c частотой, меньшей. частоты сопряжения канала постоянного напряжения с каналом переменного напряжения, на которой коэффициент передачи каналов равны друг другу, определяется отношением величины этих гармоник в напряжении U> при отсутствии обратной связи с датчика

9 напряжения и коэффициентом передачи канала постоянного тока на этих гармониках. Величина гармоник с частотой, большей частоты сопряженияL амплитудой этих гармоник в напряже= нии ll и коэффициентом передачи. канала йеременного напряжения, В результате включения резонансного усилителя, настроенного на частоту основной гармоники пульсации 1р, существенно большую частоты сопряжения каналов, ее величина в напряжениии U >< оказывается уменьшенной практически на порядок. Высшие гармоники пульсации выпрямленного напряжения Ug по величине обратно пропорциональны отношению их частоты к частоте 1 О, сглаживаются 4 С-фильтром в квадрат раз этого отношения больше, чем основная, и их величина s напряжении U > почти на порядок меньше, чем основной в отсутствии резонанс- ного усилителя 11. Таким образом, частота среза фильтра низкой частоты

7 может быть увеличена почти на порядок, без увеличения основной гармоники на входе блока б фазового управления, что позволяет увеличить частоту сопряжения каналов примерно в три раза, до частоты порядка

150 Гц в случае использования двенадцатиимпульсной схемы выпрямления, путем увеличения частоты среза фильтра 10 высокой частоты. При этом суб« гармоника с частотой 50 Гц и большая часть субгармоники с частотой 100 Гц проходит по каналу постоянного тока и необходимая мощность усилителя

5 мощности низкой частоты и разделительного трансформатора 4 уменьшается в три-десять раз в зависимости от относительного значения субгармоник пульсации напряжения Ug .

В качестве разделительного устрой ства 4 вместо трансформатора может быть использована дроссельная схема или дроссельноконденсаторная схема.

Вместо контура по отклонению тока может быть при необходимости введен контур -по отклонению магнитного поля или пучка заряженных частиц, а в m дельных случаях, когда необходимо регулировать напряжение — автономный задатчик напряжения.

Эффективность изобретения заключается в уменьшении установленной мощности усилителя низкой частоты и разделительного устройства в среднем в два раза.