同步辐射光源增强器高频数字化低电平系统研制
发布时间：2021-02-18 06:02
上海光源（SSRF）是一台高性能的第三代同步辐射光源，2009年5月起正式对用户开放，其性能指标位居世界前列。上海光源增强器高频低电平控制器的作用是调节高频腔压（ramping），稳定高频腔腔压的幅度和相位，控制高频腔的频率和场平坦度。增强器高频低电平控制器的性能优劣影响着增强器诸多重要技术指标，如束流品质和注入效率等。建设初期，上海光源增强器高频低电平控制器由于工程时间节点的限制，从德国引进已商业化的模拟控制系统，性能参数符合当时的技术指标、且运行尚佳，但也存在不足，如在故障处理和设备维护维修等方面。随着数字化低电平技术的发展及上海光源储存环高频自主研发的数字化低电平控制器的稳定运行，上海光源增强器高频低电平控制的数字化已具备重要的技术基础，同时由于模拟控制系统随着运行多年的老化必须进行必要的更新及换代（数字化技术的应用）。本论文首先从分析上海光源增强器高频系统的5-cell常温腔及微波系统的等效电路模型入手，引入高频腔及PI控制器的传递函数。然后，讨论系统闭环的稳定性，给出系统参数极限和优化值。同时，分析了闭环系统的时间响应等重要参数随PI参数设置的影响。其次，构建上海光源增强器高...
【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】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LBNL数字信号处理硬件平台升级
[17]。图1-4 美国散裂中子源低电平控制器的结构框图图 1-4 为 美 国 散 裂 中 子 源 低 电 平 控 制 器 的 结 构 框 图 。 SNS 采 用ADC/FPGA/DAC结构。其核心部件为现场可编程门阵列（FPGA：由最初的XC2S150换成XC2V1500)以及高速的模数转换器和数模转换器。在FPGA中，处理数据只需6个时钟周期，效率高。第三代高频低电平控制器的环路实现控制精度很高，其中相位稳定度达到0.2度，幅度稳定度达到0.2%。1.2.1.2 ALBA 增强器模拟低电平控制系统ALBA增强器的工作频率为499.654MHz，重复频率为3Hz，实现将直线加速器注入的100MeV电子能量增能到3GeV的加速器系统。ALBA增强器高频包含一
引言台ACCEL研制的5-cell PETRA常温腔和一台38KV，4A的高频功率源。为了提高注入效率和束流的稳定性，ALBA增强器高频系统在一个周期内须将5-cell常温腔腔压由0.1MV加速到1MV，最大射频功率输出为40kW。ALBA增强器高频模拟低电平控制系统是基于调制/解调(I/Q)技术。图1-5为ALBA增强器高频模拟低电平的幅度相位环路控制框图[18][19][20][21]。从图1-5可知，从5-cell常温腔第3个cell耦合出来的功率信号经IQ解调板卡(采用的为AD8348和AD8130)后分解成同相(I)和正交(Q)信号，此I信号和Q信号与设置值进行比较，采用PID前馈控制环路对比较误差进行校正。为了补偿回路中的延迟，防止环路变得不稳定，校正后的I信号和Q信号须旋转移相。IQ信号经正交调制器AD8345后转换为模拟信号输出，此输出作为预置放大器的输入。ALBA增强器高频模拟低电平控制系统幅度和相位稳定度达到±1%和±1o以内。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于I/Q解调原理的校准方法及实验[J]. 张志刚,赵玉彬,徐凯,郑湘,李正,赵申杰,常强,侯洪涛,马震宇,罗琛,毛冬青,是晶,王岩,刘建飞. 核技术. 2015(03)
[2]基于FPGA的高频全数字低电平系统算法实现[J]. 文良华,王贤武,李庆. 电子技术应用. 2014(11)
[3]FPGA-based amplitude and phase detection in DLLRF[J]. 刘熔,王峥,潘卫民,王光伟,林海英,沙鹏,曾日华. 中国物理C. 2009(07)
[4]A non-IQ sampling controller in low level RF system[J]. 尹成科,戴志敏,刘建飞,赵玉彬,张同宣,付泽川,刘维清. 中国物理C. 2008(10)
[5]Digital prototype of LLRF system for SSRF[J]. 赵玉彬,尹成科,张同宣,付泽川,赵振堂,戴志敏,刘建飞,王芳. 中国物理C. 2008(09)
[6]上海光源增强器注入引出系统物理设计[J]. 李原,李浩虎,刘桂民,李德明. 核技术. 2008(07)
[7]高功率放大器的相位失真对系统性能的影响(英文)[J]. 艾渤,张涛涛,潘长勇,杨知行,王勇,赵怀勋. 系统仿真学报. 2007(02)
[8]上海光源增强器动态升能过程分析[J]. 李浩虎,刘桂民. 高能物理与核物理. 2006(S1)
本文编号：3039138
【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】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LBNL数字信号处理硬件平台升级
[17]。图1-4 美国散裂中子源低电平控制器的结构框图图 1-4 为 美 国 散 裂 中 子 源 低 电 平 控 制 器 的 结 构 框 图 。 SNS 采 用ADC/FPGA/DAC结构。其核心部件为现场可编程门阵列（FPGA：由最初的XC2S150换成XC2V1500)以及高速的模数转换器和数模转换器。在FPGA中，处理数据只需6个时钟周期，效率高。第三代高频低电平控制器的环路实现控制精度很高，其中相位稳定度达到0.2度，幅度稳定度达到0.2%。1.2.1.2 ALBA 增强器模拟低电平控制系统ALBA增强器的工作频率为499.654MHz，重复频率为3Hz，实现将直线加速器注入的100MeV电子能量增能到3GeV的加速器系统。ALBA增强器高频包含一
引言台ACCEL研制的5-cell PETRA常温腔和一台38KV，4A的高频功率源。为了提高注入效率和束流的稳定性，ALBA增强器高频系统在一个周期内须将5-cell常温腔腔压由0.1MV加速到1MV，最大射频功率输出为40kW。ALBA增强器高频模拟低电平控制系统是基于调制/解调(I/Q)技术。图1-5为ALBA增强器高频模拟低电平的幅度相位环路控制框图[18][19][20][21]。从图1-5可知，从5-cell常温腔第3个cell耦合出来的功率信号经IQ解调板卡(采用的为AD8348和AD8130)后分解成同相(I)和正交(Q)信号，此I信号和Q信号与设置值进行比较，采用PID前馈控制环路对比较误差进行校正。为了补偿回路中的延迟，防止环路变得不稳定，校正后的I信号和Q信号须旋转移相。IQ信号经正交调制器AD8345后转换为模拟信号输出，此输出作为预置放大器的输入。ALBA增强器高频模拟低电平控制系统幅度和相位稳定度达到±1%和±1o以内。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于I/Q解调原理的校准方法及实验[J]. 张志刚,赵玉彬,徐凯,郑湘,李正,赵申杰,常强,侯洪涛,马震宇,罗琛,毛冬青,是晶,王岩,刘建飞. 核技术. 2015(03)
[2]基于FPGA的高频全数字低电平系统算法实现[J]. 文良华,王贤武,李庆. 电子技术应用. 2014(11)
[3]FPGA-based amplitude and phase detection in DLLRF[J]. 刘熔,王峥,潘卫民,王光伟,林海英,沙鹏,曾日华. 中国物理C. 2009(07)
[4]A non-IQ sampling controller in low level RF system[J]. 尹成科,戴志敏,刘建飞,赵玉彬,张同宣,付泽川,刘维清. 中国物理C. 2008(10)
[5]Digital prototype of LLRF system for SSRF[J]. 赵玉彬,尹成科,张同宣,付泽川,赵振堂,戴志敏,刘建飞,王芳. 中国物理C. 2008(09)
[6]上海光源增强器注入引出系统物理设计[J]. 李原,李浩虎,刘桂民,李德明. 核技术. 2008(07)
[7]高功率放大器的相位失真对系统性能的影响(英文)[J]. 艾渤,张涛涛,潘长勇,杨知行,王勇,赵怀勋. 系统仿真学报. 2007(02)
[8]上海光源增强器动态升能过程分析[J]. 李浩虎,刘桂民. 高能物理与核物理. 2006(S1)
本文编号：3039138
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