强流重离子加速器电源绝对精度标定系统的设计与实现
发布时间：2021-01-09 10:21
强流重离子加速器HIAF（High Intensity Heavy-ion Accelerator Facility）是国家“十二五”重大科技基础设施建设项目之一。HIAF的电源系统是其重要的子系统之一,电源电流的精确度和一致性是保证强流重离子加速器工作效率的关键,由于HIAF电源系统中的电源数量多,且长期工作在强磁强电等复杂多变的环境中,电源内部的直流电流传感器（DCCT）和模数转换器（ADC）等器件难免会产生一定的误差,这会影响电源电流的精确性和一致性,所以有必要对电源的电流进行标定,以减小这些误差。基于此,本课题针对强流重离子加速器电源实际工作情况与标定需求,设计并实现了一种有效的电源标定系统。此系统利用一台高精度、高稳定度的电流源将多台电源中的DCCT（带标定线圈）串联起来,作为标定基准,对系统中的电源进行动态在线标定。这种方法可以在线对多个DCCT进行标定,有效提高了标定效率。论文在阐述标定系统工作原理以及标定流程的同时,还详细介绍了系统中的关键部件。此外,本课题从DCCT和ADC的特性出发,提出并实现了一种高效的标定算法——曲线标定算法。曲线标定算法作为线性标定算法的优化,...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
强流重离子加速器Figure1.1HighIntensityHeavy-ionAcceleratorFacility用于激励磁铁的电源系统是强流重离子加速器中重要且必不可少的组成部
这两个大的品类。数字电源中信号都为数字信号。数字电源与模拟电源的区别主要体现在电源内部信息传送和控制是如何实现的，在电源参数变化多、电源反应速度要求快、需要智能化管理、要求电源需要有灵活性以及较强适应性的电源应用场景里，先进的数字电源有着许多传统模拟电源无法取代的优势。不仅如此，数字电源还具有便于高度集成化、工作稳定可靠、通用性好以及电源参数便于发送、回读以及储存的特点。就电源控制而言，数字电源具有的可编程能力，可以使数字电源实现许多先进控制算法，这对加速器而言是可贵的，也是模拟电源无法比拟的。加速器模拟电源是一种发展较早，较为传统的加速器电源，其内部型号主要为模拟信号。传统模拟电源相对于数字电源而言，在成本需求上并不高、参数固定的应用环境中，模拟电源更具有优势。但随着科学技术的突飞猛进，以及加速器对电源性能要求变得越来越高，有理由相信在加速器电源领域，数字电源将会逐渐取代模拟电源的地位。
图 1.3 HIRFL 加速器电源系统中模块电源Figure 1.3 The Module Power Supply in Accelerator Power Supply System of HIRFL1.1.3 加速器电源控制加速器电源控制涉及许多领域，其中包括计算机技术、电力电子技术、嵌入式开发技术、自动控制理论等。电源控制是一个具有高要求的复杂交叉领域，同时，电源控制对于电源来说又是非常重要的一环，所以需要从业人员拥有大量基础知识以及实际操作经验。电源的控制主要是由搭载在电源中的控制器以及上位机承担。随着电源控制技术发展，电源控制器正逐渐向着小型化，低功耗化，智能化以及高度集成化的方向发展。由于诸如 FPGA、DSP、ARM 等处理器件在电源控制器中的应用，电源控制器变得越来越像是一台功能齐全的计算机。电源控制器的主要功能包括调节电流、数据参数的采集、电源工作状态的检测和监测、和上位机实现数据的交互以及电源主回路的保护等，所以电源控制器需要具有诸
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工智能时代,嵌入式与物联网工程师要扮演技术核心角色[J]. 本刊编辑部. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(07)
[2]重离子加速器数字电源回读系统[J]. 张华剑,吴凤军,黄玉珍,高大庆,陈皓,张帅,崔渊. 原子能科学技术. 2018(06)
[3]HIAF及CiADS项目进展与展望[J]. 肖国青,徐瑚珊,王思成. 原子核物理评论. 2017(03)
[4]成功的道路 辉煌的成就——CERN成立60周年有感[J]. 童国梁. 现代物理知识. 2017(01)
[5]HIMM数字电源远程调试软件系统的设计[J]. 张华剑,李晓辉,张帅,吴凤军,黄玉珍,高大庆. 电源学报. 2016(05)
[6]HVDC电子式电流互感器现场校准方法及关键问题[J]. 柏航,徐雁,肖霞,潘峰,林国营. 中国电机工程学报. 2016(19)
[7]兰州重离子加速器研究装置HIRFL[J]. 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,赵红卫,杨建成,石健,盛丽娜,杨维青,冒立军. 科学通报. 2016(Z1)
[8]基于TMS320F2812的ADC校正算法设计与实现[J]. 班允强,梁英,刘朝强. 微型机与应用. 2015(17)
[9]欧洲核子研究中心的发展成就与启示[J]. 徐愚. 科技资讯. 2015(25)
[10]兰州重离子加速器经济社会效益调研[J]. 李斌,李思琪. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2015(01)
博士论文
[1]重离子加速器数字电源实时控制方法的研究与实现[D]. 赵江.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
硕士论文
[1]Time-interleaved ADC数字校正系统的研究与实现[D]. 眭志凌.电子科技大学 2013
本文编号：2966463
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
强流重离子加速器Figure1.1HighIntensityHeavy-ionAcceleratorFacility用于激励磁铁的电源系统是强流重离子加速器中重要且必不可少的组成部
这两个大的品类。数字电源中信号都为数字信号。数字电源与模拟电源的区别主要体现在电源内部信息传送和控制是如何实现的，在电源参数变化多、电源反应速度要求快、需要智能化管理、要求电源需要有灵活性以及较强适应性的电源应用场景里，先进的数字电源有着许多传统模拟电源无法取代的优势。不仅如此，数字电源还具有便于高度集成化、工作稳定可靠、通用性好以及电源参数便于发送、回读以及储存的特点。就电源控制而言，数字电源具有的可编程能力，可以使数字电源实现许多先进控制算法，这对加速器而言是可贵的，也是模拟电源无法比拟的。加速器模拟电源是一种发展较早，较为传统的加速器电源，其内部型号主要为模拟信号。传统模拟电源相对于数字电源而言，在成本需求上并不高、参数固定的应用环境中，模拟电源更具有优势。但随着科学技术的突飞猛进，以及加速器对电源性能要求变得越来越高，有理由相信在加速器电源领域，数字电源将会逐渐取代模拟电源的地位。
图 1.3 HIRFL 加速器电源系统中模块电源Figure 1.3 The Module Power Supply in Accelerator Power Supply System of HIRFL1.1.3 加速器电源控制加速器电源控制涉及许多领域，其中包括计算机技术、电力电子技术、嵌入式开发技术、自动控制理论等。电源控制是一个具有高要求的复杂交叉领域，同时，电源控制对于电源来说又是非常重要的一环，所以需要从业人员拥有大量基础知识以及实际操作经验。电源的控制主要是由搭载在电源中的控制器以及上位机承担。随着电源控制技术发展，电源控制器正逐渐向着小型化，低功耗化，智能化以及高度集成化的方向发展。由于诸如 FPGA、DSP、ARM 等处理器件在电源控制器中的应用，电源控制器变得越来越像是一台功能齐全的计算机。电源控制器的主要功能包括调节电流、数据参数的采集、电源工作状态的检测和监测、和上位机实现数据的交互以及电源主回路的保护等，所以电源控制器需要具有诸
【参考文献】：
期刊论文
[1]人工智能时代,嵌入式与物联网工程师要扮演技术核心角色[J]. 本刊编辑部. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(07)
[2]重离子加速器数字电源回读系统[J]. 张华剑,吴凤军,黄玉珍,高大庆,陈皓,张帅,崔渊. 原子能科学技术. 2018(06)
[3]HIAF及CiADS项目进展与展望[J]. 肖国青,徐瑚珊,王思成. 原子核物理评论. 2017(03)
[4]成功的道路 辉煌的成就——CERN成立60周年有感[J]. 童国梁. 现代物理知识. 2017(01)
[5]HIMM数字电源远程调试软件系统的设计[J]. 张华剑,李晓辉,张帅,吴凤军,黄玉珍,高大庆. 电源学报. 2016(05)
[6]HVDC电子式电流互感器现场校准方法及关键问题[J]. 柏航,徐雁,肖霞,潘峰,林国营. 中国电机工程学报. 2016(19)
[7]兰州重离子加速器研究装置HIRFL[J]. 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,赵红卫,杨建成,石健,盛丽娜,杨维青,冒立军. 科学通报. 2016(Z1)
[8]基于TMS320F2812的ADC校正算法设计与实现[J]. 班允强,梁英,刘朝强. 微型机与应用. 2015(17)
[9]欧洲核子研究中心的发展成就与启示[J]. 徐愚. 科技资讯. 2015(25)
[10]兰州重离子加速器经济社会效益调研[J]. 李斌,李思琪. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2015(01)
博士论文
[1]重离子加速器数字电源实时控制方法的研究与实现[D]. 赵江.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
硕士论文
[1]Time-interleaved ADC数字校正系统的研究与实现[D]. 眭志凌.电子科技大学 2013
本文编号：2966463
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