[go: up one dir, main page]

RU209507U1 - Rotary magnet fast current source - Google Patents

Rotary magnet fast current source Download PDF

Info

Publication number
RU209507U1
RU209507U1 RU2021121264U RU2021121264U RU209507U1 RU 209507 U1 RU209507 U1 RU 209507U1 RU 2021121264 U RU2021121264 U RU 2021121264U RU 2021121264 U RU2021121264 U RU 2021121264U RU 209507 U1 RU209507 U1 RU 209507U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnet
source
current
switch
energy
Prior art date
Application number
RU2021121264U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Геннадьевич Морозов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ)
Priority to RU2021121264U priority Critical patent/RU209507U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU209507U1 publication Critical patent/RU209507U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к ускорительной технике и использована в ускорителе заряженных частиц У-1,5, направлена на уменьшение потерь при переводе пучка протонов из ЛУ-30 в орбиту У-1,5 или в измерительную ветвь. Указанный технический результат достигается питанием поворотного магнита от импульсного источника тока с ШИМ регулированием частотой 40 кГц, что повышает стабильность тока на «плато» и принудительным выводом энергии из магнита на резисторы с помощью коммутатора с квазипостоянным напряжением вывода за время, меньшее времени между окончанием одного и началом другого циклов У-1,5.The utility model relates to accelerator technology and is used in the U-1.5 charged particle accelerator, aimed at reducing losses during the transfer of a proton beam from LU-30 to the U-1.5 orbit or to the measuring branch. The specified technical result is achieved by powering the rotary magnet from a pulsed current source with a PWM frequency of 40 kHz, which increases the stability of the current on the "plateau" and the forced output of energy from the magnet to the resistors using a switch with a quasi-constant output voltage in a time less than the time between the end of one and the beginning of another cycle U-1.5.

Description

Настоящая полезная модель относится к ускорительной технике, а именно к источникам питания магнитов, и может быть использована в ускорительных комплексах заряженных частиц.This utility model relates to accelerator technology, namely to power supplies for magnets, and can be used in accelerator complexes of charged particles.

Поворотный магнит - электромагнит, служащий для перенаправления пучка протонов в один или другой канал.Rotary magnet - an electromagnet that serves to redirect the proton beam into one or another channel.

Устройство для стабилизации тока относится к области промышленной электроники.The device for current stabilization belongs to the field of industrial electronics.

Совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели, присуща известному устройству ИСТ-500/230, которое является источником стабильного тока для питания поворотного магнита канала ввода пучка протонов из линейного ускорителя ЛУ-30 в кольцевой ускоритель У-1,5.The set of features closest to the set of essential features of the claimed utility model is inherent in the well-known device IST-500/230, which is a stable current source for powering the rotary magnet of the proton beam input channel from the LU-30 linear accelerator to the U-1.5 ring accelerator.

Известный источник стабильного тока является источником питания постоянного тока Iвых=500А, Uвых=100 В, содержащим:A well-known stable current source is a DC power supply Iout=500A, Uout=100 V, containing:

- тиристорный выпрямитель с асинхронной схемой управления,- thyristor rectifier with asynchronous control circuit,

- задатчик тока,- current adjuster,

- датчик выходного тока,- output current sensor,

схему сравнения и усилитель ошибки, управляющий схемой управления выпрямителя. [См. Патент: SU 1455987 А1]a comparison circuit; and an error amplifier driving the rectifier control circuit. [Cm. Patent: SU 1455987 A1]

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является низкое быстродействие.The disadvantage of the known device, taken as a prototype, is the low speed.

Указанный недостаток обусловлен малой частотой преобразования - 300 Гц.This drawback is due to the low conversion frequency - 300 Hz.

Известное устройство не позволяет достичь вывода энергии из магнита за время меньше 60 миллисекунд. Это обусловлено малым напряжением инвертирования - 100 В.The known device does not allow to achieve the output of energy from the magnet in less than 60 milliseconds. This is due to the low inverting voltage - 100 V.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка и замена устаревшего источника питания магнита, выполненного по схеме 3-фазного мостового выпрямителя с асинхронной системой импульсно-фазового управления.The task to be solved by the claimed utility model is the development and replacement of an obsolete magnet power source, made according to the scheme of a 3-phase bridge rectifier with an asynchronous pulse-phase control system.

Объектом разработки является управляемый источник тока с максимальным током 250А, напряжением 50V с быстрым выводом энергии из нагрузки т.к. ток поворотного магнита за 60 миллисекунд должен уменьшится от номинального - 220А до 0А. Индуктивность магнита - 36,5 мГн.The object of development is a controlled current source with a maximum current of 250A, a voltage of 50V with a fast energy output from the load. the current of the rotary magnet in 60 milliseconds should decrease from the nominal - 220A to 0A. Magnet inductance - 36.5 mH.

Техническим результатом (эффектом) настоящей полезной модели является быстрый вывод энергии из поворотного магнита: часть серии циклов ЛУ-30 направляется в один канал, часть - в другой без потерь пучка.The technical result (effect) of the present utility model is the rapid removal of energy from the bending magnet: part of the series of LU-30 cycles is directed to one channel, part - to another without beam loss.

Наиболее просто задача решается исполнением источника по ключевой схеме с широтно-импульсной модуляцией с частотой преобразования 40кГц. Задача быстрого вывода энергии решается с помощью дополнительного устройства - коммутатора.The task is most simply solved by executing the source according to a key circuit with pulse-width modulation with a conversion frequency of 40 kHz. The problem of fast energy output is solved with the help of an additional device - a switch.

Источники питания магнитов коррекции, поворотных магнитов управляются импульсами, формируемыми таймерной системой пульта управления У-1,5 «Бустер». Данный источник использует следующие импульсы управления:The power sources of the correction magnets, rotary magnets are controlled by pulses generated by the timer system of the U-1.5 "Booster" control panel. This source uses the following control pulses:

- опорный, с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), сигнал задает значение тока источника.- reference, with pulse-width modulation (PWM), the signal sets the source current value.

- импульс Во (начало работы) разрешает работу источника.- impulse In (start of work) allows the source to work.

- импульс Ти - инжекция (ввод пучка протонов) в У-1,5 в этот момент измеряем ток источника и записываем на дисплей. Величина тока непосредственно влияет на правильную инжекцию.- Ti impulse - injection (injection of a proton beam) into U-1.5 at this moment, we measure the source current and record it on the display. The magnitude of the current directly affects the correct injection.

- импульс «конец работы » запрещает работу источника.- impulse "end of work" disables the work of the source.

Ключевой коммутатор состоит из 6-ти управляемых ключей, выполненных на биполярных транзисторах с изолированным затвором (БТИЗ), поддерживающих вывод энергии из магнита при квазипостоянном напряжении; основного ключа, отключающего нагрузку от источника и шунтирующего ключа, выполненных на БТИЗ модулях. Защита от перенапряжений при неправильной работе коммутатора осуществляется 2-мя тиристорными разрядниками на 100 и 450 вольт.The key switch consists of 6 controlled switches made on insulated gate bipolar transistors (IGBTs) that support the output of energy from the magnet at a quasi-constant voltage; the main key that disconnects the load from the source and the bypass key, made on IGBT modules. Overvoltage protection in case of improper operation of the switch is carried out by 2 thyristor arresters for 100 and 450 volts.

Полезная модель иллюстрируется структурными схемами (фиг. 1, 2) На фиг. 1 представлена структурная схема источника тока, выполненного по стандартной ключевой схеме с широтно-импульсным управлением. Выделенная из опорного ШИМ сигнала постоянная составляющая, сравнивается с выходным напряжением датчика тока, пропорциональным току нагрузки и разностный сигнал через усилитель ошибки поступает на ШИМ - контроллер, формирующий сигнал для ШИМ инвертора, формирующего ток нагрузки. Цепь охвачена 100% отрицательной обратной связью, т.о. ток нагрузки с точностью 0.5% соответствует сигналу ШИМ опоры. Точность определяется датчиком тока фирмы LEM - LT 200s.The utility model is illustrated by block diagrams (Fig. 1, 2) In Fig. 1 shows a block diagram of a current source made according to a standard key circuit with pulse-width control. The constant component extracted from the reference PWM signal is compared with the output voltage of the current sensor, which is proportional to the load current, and the difference signal is fed through the error amplifier to the PWM controller, which generates a signal for the PWM inverter that generates the load current. The circuit is covered by 100% negative feedback, i.e. the load current with an accuracy of 0.5% corresponds to the PWM signal of the support. The accuracy is determined by the LEM current sensor - LT 200s.

На фиг. 2 изображена структурная схема коммутатора. Коммутатор предназначен для вывода энергии из магнита за время меньшее 60 мсек.In FIG. 2 shows the block diagram of the switch. The commutator is designed to extract energy from the magnet in less than 60 ms.

Устройство управления при получении импульса «конец работы» останавливает работу источника тока, затем открывает шунтирующий ключ, для разряда индуктивностей фильтра, затем открывает 6 регулирующих ключей, затем закрывает основной ключ коммутатора, отключая нагрузку от источника. Энергия из магнита начинает выводиться на 7 параллельно подключенных резисторов номиналом 11Ом. Напряжение на выводах магнита становится равным 400 В. Um=Im*Rн Устройство управления, закрывая поочередно регулирующие ключи поддерживают квазипостоянное напряжение вывода энергии примерно на уровне 400 Вольт. Разрядник 100 В защищает выход источника от перенапряжения в случае неправильной работы шунтирующего ключа. Разрядник 450 В защищает магнит от перенапряжения в случае неправильной работы регулирующих ключей.The control device, upon receiving the “end of work” pulse, stops the operation of the current source, then opens the shunt switch to discharge the filter inductances, then opens 6 control switches, then closes the main switch switch, disconnecting the load from the source. The energy from the magnet begins to be output to 7 11 Ohm resistors connected in parallel. The voltage at the magnet terminals becomes equal to 400 V. Um=Im*Rн The control device, by closing the control switches one by one, maintains a quasi-constant energy output voltage of approximately 400 Volts. The 100 V arrester protects the output of the source from overvoltage in case of incorrect operation of the shunt switch. The 450 V arrester protects the magnet from overvoltage in the event of incorrect operation of the control keys.

На фиг. 3 приведены осцилограммы работы источника.In FIG. 3 shows oscillograms of the source operation.

Левая осцилограмма показывает нарастание тока нагрузкиThe left oscillogram shows the increase in load current

Временной масштаб - 250 миллисекунд в делении.The time scale is 250 milliseconds per division.

Ток нагрузки - 50 Ампер в делении.Load current - 50 amperes per division.

Напряжение нагрузки - 10 Вольт в делении.Load voltage - 10 volts per division.

Правая осцилограмма показывает спад тока нагрузкиThe right waveform shows the load current decay

Временной масштаб - 5 миллисекунд в делении.The time scale is 5 milliseconds per division.

Ток нагрузки - 50 Ампер в делении.Load current - 50 amperes per division.

Напряжение нагрузки - 100 Вольт в делении.Load voltage - 100 volts per division.

Claims (1)

Быстродействующий источник тока для питания поворотного магнита, содержащий задатчик тока, датчик выходного тока, схему сравнения, усилитель ошибки, управляющий силовым модулем, отличающийся тем, что состоит из источника, выполненного по ключевой схеме с широтно-импульсной модуляцией с частотой преобразования 40кГц; коммутатора, обеспечивающего быстрый, принудительный вывод энергии из магнита, состоящего из 6-ти управляемых ключей, выполненных на БТИЗ-транзисторах, поддерживающих вывод энергии из магнита при квазипостоянном напряжении; основного ключа, отключающего нагрузку от источника, и шунтирующего ключа, выполненных на БТИ3-модулях; двух тиристорных разрядников на 100 и 450 вольт, защищающих от перенапряжений при неправильной работе коммутатора.A high-speed current source for powering a rotary magnet, containing a current generator, an output current sensor, a comparison circuit, an error amplifier that controls the power module, characterized in that it consists of a source made according to a key circuit with pulse-width modulation with a conversion frequency of 40 kHz; a switch that provides fast, forced output of energy from the magnet, consisting of 6 controlled switches made on IGBT transistors that support the output of energy from the magnet at a quasi-constant voltage; the main key, which disconnects the load from the source, and the bypass key, made on BTI3 modules; two thyristor arresters for 100 and 450 volts, which protect against overvoltages in case of incorrect operation of the switch.
RU2021121264U 2021-07-16 2021-07-16 Rotary magnet fast current source RU209507U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021121264U RU209507U1 (en) 2021-07-16 2021-07-16 Rotary magnet fast current source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021121264U RU209507U1 (en) 2021-07-16 2021-07-16 Rotary magnet fast current source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU209507U1 true RU209507U1 (en) 2022-03-16

Family

ID=80737516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021121264U RU209507U1 (en) 2021-07-16 2021-07-16 Rotary magnet fast current source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU209507U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1145800A1 (en) * 1983-11-11 1986-05-15 Предприятие П/Я А-7904 Device for stabilizing electromagnet magnetic field
RU2062716C1 (en) * 1992-11-23 1996-06-27 Герман Владимирович Кузнецов Protection device for alternating current supply line
RU2369945C2 (en) * 2005-05-13 2009-10-10 Кэнон Кабусики Кайся Electronic device, method and program of its control, and accumulator providing for operation of electronic device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1145800A1 (en) * 1983-11-11 1986-05-15 Предприятие П/Я А-7904 Device for stabilizing electromagnet magnetic field
RU2062716C1 (en) * 1992-11-23 1996-06-27 Герман Владимирович Кузнецов Protection device for alternating current supply line
RU2369945C2 (en) * 2005-05-13 2009-10-10 Кэнон Кабусики Кайся Electronic device, method and program of its control, and accumulator providing for operation of electronic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0358191A3 (en) Pwm-controlled power supply capable of eliminating modulation-frequency signal components from ground potentials
CN115208255A (en) Motor controller and method for driving permanent magnet synchronous motor by utilizing magnetic field directional control
Zhou et al. A novel driving and protection circuit for reverse-blocking IGBT used in matrix converter
RU209507U1 (en) Rotary magnet fast current source
US4454453A (en) Power source device for ion sources
KR890700059A (en) Electric discharge processing method and device
CN103501127B (en) IGCT forces phase-change switch reluctance motor power conversion circuit
Obara et al. Development of twin-type resistorless power supply for electrical discharge machining
JP4381654B2 (en) Glow discharge device, power supply method thereof, and power supply device thereof
SU754558A1 (en) Method of protecting thyristorized converter
SU620020A1 (en) Three-phase current switch
SU1631682A1 (en) Device for pulse-phase control of three-phase thyristor converter
RU2093948C1 (en) Converter
SU1411942A1 (en) Pulse duration shaper
SU1686508A1 (en) Device for control over attachment fixture with permanent magnets and controlling windings
SU1597879A1 (en) Bipolar d.c. voltage source
SU734859A1 (en) Stabilized dc-to-dc voltage converter
SU712924A1 (en) Thyristorized power amplifier
RU2035830C1 (en) Converter
SU1272487A1 (en) Generator of bipolar pulses
JPS5530237A (en) Gate driver for gate turn-off thyristor
SU612372A1 (en) Reversible dc electric drive
Guinee A novel dead time compensation circuit for improved PWM inverter operation in brushless motor drive systems for electric vehicles
RU1793521C (en) Constant/alternating voltage converter controlling device
SU1023577A1 (en) Device for shaping control pulses