離子加速器用矩陣式整流磁鐵電源研制.pdf

1、離子加速器目前主要應(yīng)用在高能物理和醫(yī)療領(lǐng)域，利用磁場加速產(chǎn)生的高能帶電粒子去轟擊原子核，以研究微觀世界基本粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它也可用來產(chǎn)生高能X射線和高能離子束治療腫瘤。加速器需要一個高精度、快響應(yīng)的電源為磁鐵提供勵磁，利用強磁場產(chǎn)生高能離子束流能力，然而傳統(tǒng)磁鐵電源前端多采用不控整流橋結(jié)構(gòu)易造成電網(wǎng)諧波污染，尋求一種具有上述性能而又能實現(xiàn)對電網(wǎng)無污染的綠色勵磁電源已是離子加速器目前面臨的一個重大問題。
　　精簡矩陣變換器(Reduc

2、ed Matrix Converter，RMC)是一種新型功率變換器，采用RMC作為磁鐵勵磁電源，可以獲得輸出低紋波、高精度和快響應(yīng)電流同時，也能實現(xiàn)輸入電流正弦和輸入單位功率因數(shù)的優(yōu)良網(wǎng)側(cè)性能，是一種很具發(fā)展?jié)摿Φ男滦汀熬G色”磁鐵電源。本文將RMC拓展至離子加速器系統(tǒng)作為磁鐵勵磁電源。研究了RMC工作原理，分析推導(dǎo)了適用于RMC的有零空間矢量調(diào)制和雙極性電流空間矢量調(diào)制(Bipolar Current Space Vector pul

3、se-width Modulation，B-C-SVC)策略，研究了三種基于矩陣變換器理論的磁鐵勵磁電源實現(xiàn)方案。給出了適用于矩陣變換器整流的舊步換流以及RMC的兩步換流策略。比較可知：四步換流策略復(fù)雜，開關(guān)損耗大，但可實現(xiàn)能量同饋。兩步換流不需要額外檢測電路，同時，考慮到開關(guān)開通時間遠(yuǎn)小于關(guān)斷時間的特點，可改進(jìn)為一步換流，但不能實現(xiàn)能量回饋功能。
　　針對磁鐵電源的三種方案進(jìn)行了仿真和實驗驗證，以DSF+CPLD為控制核心，設(shè)計