上海光源储存环束流负载效应的研究

发布时间：2021-02-02 21:37

　　上海同步辐射装置（SSRF）储存环高频系统在运行时主要遇到的问题有三种。第一种是高腔压时超导腔经常发生二次电子倍增（Multipacting）等效应,它们容易导致失超（Quench）。第二种是高频系统低腔压运行时难以支撑储存环运行高流强,第三种是高频系统的干扰信号难以被低电平反馈系统压制,它会耦合到束流的纵向运动中去,干扰同步辐射光通量。通过比较国内外加速器解决这些问题的方法,我们认为可以通过反馈环路的设计来同时解决以上三种问题。基于Pedersen模型,本文给出了SSRF储存环高频系统的多腔耦合模型的完整推导过程。给出了SSRF储存环低电平（LLRF）控制算法的与Pedersen模型兼容的解析表达式。为了给环路分析提供更加具体的实验依据,本文在SSRF的低电平系统中嵌入了数字化传递函数测量系统。通过比较传递函数的测量结果与多腔耦合模型的模拟结果,可以发现二者符合的非常好。测量过程中发现了寄生于低电平中的非线性效应,即幅度调制向相位调制的转化随着载波功率的增大而增大的现象。发现了寄生于高电平中幅度调制增益随着入射功率的增大而降低,相位调制增益随着输入功率的增大幅频响应曲线严重扭曲的非线... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 上海同步辐射装置储存环高频系统
    1.2 缓解高频运行中出现的问题的方法
    1.3 自动控制的发展过程
    1.4 本文的主要内容和创新点
第2章 束腔相互作用基本原理
    2.1 高频系统的微波电路模型
        2.1.1 高频腔的微波电路模型
        2.1.2 耦合器的微波电路模型
        2.1.3 波导传输线微波电路模型
        2.1.4 外加功率源的微波电路模型
        2.1.5 高频系统的矢量关系和功率关系
    2.2 束流负载效应
        2.2.1 瞬态束流负载效应
        2.2.2 稳态束流负载效应
    2.3 Robinson不稳定性
    2.4 Pedersen模型
    2.5 本章小结
第3章 嵌入式传递函数测量系统
    3.1 上海同步辐射装置储存环数字化低电平控制系统
        3.1.1 低电平控制系统的硬件结构
        3.1.2 低电平控制系统的算法结构
    3.2 高频系统传递函数测量原理
        3.2.1 信号解调与信号调制
        3.2.2 传递函数的计算
    3.3 高频系统传递函数测量系统的实现
    3.4 高频系统传递函数测量系统的实验结果
    3.5 本章小结
第4章 高频系统的环路分析
    4.1 低电平控制器的传递函数推导
    4.2 高频系统环路建模
        4.2.1 Pedersen模型的简化与环路耦合
        4.2.2 无束流SISO模型
        4.2.3 有束流MIMO模型
    4.3 高频直接反馈的实验结果和分析
    4.4 幅相环路自激的解释
    4.5 高流强时高频系统的病态（ill-conditioned） 特性
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
附录
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
    基本信息
    研究方向
    教育情况
    研究生期间获奖情况
    研究生期间职务
    研究生期间参加的会议、专业培训及交流
    研究生期间发表的第一作者学术论文
    参与的研究项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]Analysis of superconducting cavity quench events at SSRF[J]. 候洪涛,刘建飞,赵玉彬,赵申杰,张志刚,罗琛,封自强,毛冬青,郑湘,李正.  中国物理C. 2011(02)
[2]非均匀填充束团纵向不稳定性的模拟计算[J]. 戴建枰,赵振堂.  核技术. 2002(03)

博士论文
[1]同步辐射光源增强器高频数字化低电平系统研制[D]. 张志刚.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
[2]HLS储存环束流负载效应和高频系统相关问题的研究[D]. 黄贵荣.中国科学技术大学 2007



本文编号：3015407