Источник питания электромагнита протонного синхротрона

 

ИСГОЧНИК ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА ПРОТОННОГО СИНХРОТРОНА , содержащий m-фазный тирнстор:шй выприктетепь, включенный по мостовой схеме, одноканальную систему фазово го управления выпрямителеь с помощью сдвоенных импульсов управления,сдвн- / нутых на угол ZD /fr частоты напряжения питающей сети, подстроенные блоки за :держки и фор.ирователи, включенные по; следовательно в каждом из кана пов связи I выходов распределителя устройства фазоiBoro управления с управляющими электродами тиристоров соответствующего плеча ; выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности , параллельно входу каждого из блоков задержки подключен вход соответствующей схемы И, выход которой вместе с ; ВЫХОДОК блока задержки подключены через схему ИЛИ на вход второй схемы И, выход которой связан с формирователем, i выход которого дополнительно через второй формирователь подключен к инверсно (Л му входу второй схемы И, вторые входы первых схем И соединены параллельно и ;через формирователь пускового сигнала подключены к входу синхронизации. ее ел iu 9д

СОЮЗ. СОВЕТСНИХ

C0LlHAËÈÑÒÈ×ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ЗСЮ НOGН7/ 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 2703238/1 8-25 (22) 26.12.78 (46) 23.06.83. Вюп. М 23 (72) С, Н. В асипьев, Г. И. Гусев, В.М.Кофман и М.Г. Снедзе ,(53) 621.384,6 (088.8) (56) 1. Труды Ц Всесоюзного совещан)и по ускоритепям заряженных частиц, т. Q, Гусев О.А. и np., М., Наука, 1973, с. 118.

° ° °

2. 8ayard О. La nouve1la alimenta

tion de l aimant du synchrotron a

,protons du CERN гор CERN. 21-20, 1971.

1 (54)(57) ИСТОЧНИК ПИТАЙИЯ ЭЛЕК

ТРОМАГНИТА ПРОТОННОГО СИНХРО ТРОНА, содержащий ))) -фазный тиристор:ный выпрямитепь, вкпюченный по мостовой схеме, одноканапьную систему фазово»

ro управления выпрямитепем с помощью сдвоенных импульсов управпения,сдви- нутых на угоп 2.в /W частоты напряжения .питающей сети, подстроечные бпоки задержки и формирователи, включенные по;спедоватепьно в каждом из канапов связи

;выходов распределитепя устройства фазо вого управпения с управпяющими эпектродами тиристоров соответствующего ппеча выпрямитепя, о т и и ч а ю шийся

": тем, что, с пепыо повышения экономичности, параппепьно входу каждого as бло ков задержки подключен вход соответствующей схемы И, выход которой вместе с выходом бпока задержки подключены через . схему ИЛИ..на вход второй схемы Й, выход которой связан с формироватепем, выход которого допопнительно через вто- Я рой формирователь подкпючен к инверсно.Му входу второй схемы И, вторые входы первых схем И соединены параплепьно и через формироватепь пускового сигнапа подкпючены к входу синхронизации.

1 7381 4

Изобретение относится к эпектротех ническому оборудованию ускорителей заряженных частиц и может быть испопь- зовано дпя питания электромагнита про» тонного синхротрона. 5

Известны источники питания копьцевых эпектромагнитов протонных синхротронов на энергию в десятки мегаэпектронвопьт при токе 2,5-1 2 кА в wnynbce и максимальном значении выпрямпенного нацря- 10 женил порядка 10 мВ, содержащие управ= племый многофазный выпрямитель, вкпю чающий в себя трехфазную мостовую схему, схему фазового управпения и фильтр пульсаций, включенный поспедова- 15 тельно с нагрузкой (1). !

Б этих источйиках пйтанил экономичность фипьтра в значитепьной степени опредепяется уровнем субгармонических составпяющих пупьсаций выпрямпенного напряжения, вызванных несимметрией в силовых цеплх источника питания. Укаэанная несимметрил в силовых цепях источника компенсируетсл с помощью бпоков задержки, допопнитепьно введенных между схемой фазового управпения и управляющими электродами вентилей.

Из известных источников питания наиболее бпиэким по технической сущности

ЗО к предпагаемому явплется источник питания эпектромагнита протонного синхротрона, в котором компенсация несимметрии силовых цепей (несимметрии ЭДС и реактансов трехфазной системы) произведена с помощью бпоков индивидуапьно регупируемой задержки импульсов управпения в каналах связи распредепитепей. с управпяющими эпектродами вентипей соответствующих плечей мостовой схемы

«2) . Задержка импупьсов достигает не;— скопьких электрических градусов част< ты питающего напряжения 50 Гц, Недостаток этого устройства закпючаетсл в том, что при введении индивидуапыных задержек в канапы связи импупьсы управпения приходится расширять до значения максимапьной разницы задержек между соответствующими плечами катодной и анодной групп мостовой схемы выпрямпения, так как дпя ее вкпючения необходимо одновременное открытие соо ветствующих ппеч в каждой из групп.

N аксимапьная разница задержек достигает 200 мкс. Б резупьтате в нескопько раэ увепичивается мощность и габариты 55 бпоков управпения, установпенных в непосредственной бпизости от сиповых

TspscTopoB на высоком потенцийпее Б То

2 же время дпя поджига мощного тиристора достаточно импупьса с крутизной фронта порядка 0,5-1,0 мкс, дпитепьностью по вершине несколько микросекунд и ппошадкой на спаде длительностью окоцо 100 мкс на уровне примерно 0,3 от амплитуды импупьса.

Цепью изобретения явпяется повышение экономичности источника питания.

Укаэанная цель достигается тем, что в источнике питания эпектромагнита изотопного синхротрона,содержащем Ф -.Йьз ный тиристорный выпрямитель, вкпюченный по мостовой схеме, одноканальную систему фазового управпения выпрямите ем, с помощью сдвоенных импупьсов управленил, сдвинутых на угоп 2 /rn частоты напряжения питающей сети, подстроечные блоки задержки и формирователи, включенwe поспедоватепьно в каждом из канапов связи выходов распредепитепя устройства фазового управпения с управпяющими эпе ктродами тиристоров соответствующего плеча выпрямитепя, параппецьно входу каждого иэ блоков задержки подкпючен вход соответствующей схемы И, выход которой вместе с выходом блока за держки подключены через схему ИЛИ на вход второй схемы И,выход которой связан с формироватепем, выход которого до,нопнитецьно через. второй формироватепь подключен к инверсному входу второй схемы И, вторые входы первых схем.

И соединены параппепьно и через формироватепь пускового сигнала подключены к входу синхронизации.

Таким образом путем включения допопнитепьных погических схем в каналы связей распределителя устройства фазового управления с управляющими эпектродами тиристоров обеспечивается прохождение первого импупьса управпения при пуске выпрямитепя без задержек в каждом иэ упомянутых канапов связи. Причем входы синхронизации работы канапов свяas соединены с общим входом синхронизации запуска источника.

На чертеже показана упрощенная схема возможной реапизации источника питания, представпены основные функциона пьные узлы и связи между ними.

Тиристорные блоки 1,2,...,6 соединены в мостовую схему выпрямпения.и подкпю чены на стороне постоянного тока через фипьтр пупьсаций 7 к обмотке копьцевого электромагнита ускоритепя 8, а на сторо-. не переменного тока» к трехфазной системе переменного напряжения 9. Каждый из бпоков 1,2, ...,6 вкпючает в себя К поспедоватепьно включенных тиристоров

10-1, .;., 10- М с бпоками управления

11-1, . ., 11- Я соответственно. Вход каждого иэ блоков управпения 11 через трансформаторы соответственно 12-1, ° .., 5

12-. hl, в качестве первичной обмотки которых использован один иэ шести кабелей 13, подключен к выходу соответствующего блока формирования 14-1, ° .., 14-6. Входы 15 блоков 14 соединены tp параллепьно и подключены через общий .формироватепь 16 к пусковому входу 17.

Входы 18 блоков 14 подкпючены к соо1 ветствующим выходам распределителя устройства 19 фазового управления, один из входов которого связан с входом 17, а другой - с входом 20 для аналогового сигнапа управления. В каждом из блоков формирования 14 вход 18 связан с выходом блока через цепь, образованную gp последовательным включением подстро|ечного бпока задержки 21, погического эпемента ИЛИ 22, логического айемента

И 23 и формирователя 24, выход которого допопнительно подключен через формироватепь 25 на инверсный вход элемен.та И 23. Вход 15 подкпючен к второму входу эпемента ИЛИ 22 через погичвский элемент И 26, второй вход которого подключен к входу 18. Накопительный конденсатор 27 подключен через выпрямитепь 28 и зарядный резистор 29 па.ралпепьно силовым выводам и через раз рядный тиристор 30 к управляющему выводу тиристора 10-1.

Устройство фазового управления 1 9 выполнено по одноканапьной схеме и включает в себя фаэосдвигающее устройство, преобразующее аналоговый сигнап уп равления в сдвиг фазы генерируемой серии импульсов управления, и распределитепь атих импульсов между соответствукхдими выходами. Формироватепи 16, 24,.25 выпопняются по известным схемам, обеспечивающим соответствующую форму выход ного импульса. Бпоки задержек 21 и погические схемы 22, 23,26 могут быть реализованы, например, на дискретных интеграпь ых схемах. Блоки уцравпения

11 могут быть выпопнены любым другим образом, обеспечивающим формирование узких импупьсов управпения тиристорами с высокой крутизной фронта и достаточной амппитудой. Фипьтр пупьсаций 7. мо жвт Бкпючать в себя пассивныв s актив- 55 вав эпвменты, Работа источника происходит спедую. щим образом.

46 4

В паузе между импульсами магнитного попя выпрямитель закрыт, импульсы управпения устройством, фазового управления 19 нв выдаются, Конденсаторы 27 в блоках управпвния 11 заряжены через резисторы 29 и выпрямитепи 28 анодным напряжением, припоженным к тиристорам, Пусковой импульс синхронизации включенйя источника подают на вход 17 и через формирователь 16 - на входы 15 бпоков

14 формирования. На один из входов уст ройства 19 управпения допжен быть подан аналоговый сигнал управления источником 0п через вход 20 в соответствии с заданным программой значением выпрямленного напряжения источника. Длительность импупьса с вы хода формирователя

16 допжна быть не менее 29 /m частоты питающей сети, где N - чиспо фаэ выпрямитепя, равное 6 в рассматриваемой схеме. Этого времени достаточно, чтобы фазосдвигающее устройство 19 выработано первый импупьс управпения, который через распределитель поступит в одну из пар каналов связи с управляющими выводами тиристоров бпоков 1, 3,5 ка- I тодной группы и блоков 4,6,2 анодной группы соответственно, например, с бпоками 1,2 через блоки формирования 14-1, 14,-2. В последних импульс с входов

18 через схемы И 26, подготовненные импульсом по входам 15, поступают на вход схем ИЛИ 22 и далее через схемы

И 23, на инверсном входе которых ну певой сигнап запускает формирователь

24. С блоков 14-1, 14-2 импупьс по кабень связи по ступает на входы бпоков управления

12-1,..., 12- И тиристорных бпоков 1,2.

При атом открываются тиристоры 28 и конденсаторы 27 одновременно разряжаются на управпяющие выводы тириоторов 10-1,.;., 10- М блоков 1,2. При этом открываются одновременно силовые тиристорй бпоков 1,2 и создается цепь, для пропускания тока в нагрузку, которой является фипьтр 7.и обмотка кольцевого эпектромагнита 8. Импупьс, задержанный блоками 21, не проходит через схемы

И 23, так.как импупьс с выхода формироватепей 24 поступает допопнитепьно

:sa инверсный вход схем И 23 через формироватвпи 25, обеспечивающие за;прет на время, бопьшее значения максимальной задержки в бпоках 21. Аналогичным образом попарно происходит работа .:остальных бпоков управпения, если рас-! предепитель выдаст первую пару импульс сов на другую пару своих выходов. После

738146

ВНИИПИ Заказ 6611/3 Тираж 645 Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород„ул. Проектная, Ф окончания выходного импульса формирователя i6 импульсы с распределителя устройства поступают на вход схем ИЛИ 22 только через блоки задержки 2l, так как на втором входе схем И 26 нулевой сигнал. Токовая цепь в силовой цепи источника при этом замыкается через соответствующий блок открытых тиристоров другой группы выпрямителя. Конденсаторы 27 заряжаются в промежутках време»

1 ни между открытием тиристоров соответ ствуюшего блока. Таким образом, обеспе чивается управление выпрямителем с помощью сдвоенных узких импульсов и

5 . минимизация субгармонических составля-, ющих пульсаций магнитного поля протонного синхротрона индивидуальной регули-:: ровкой задержек импульсов управления тиристорами каждого из плеч выпрямителя.