标题和描述中所提到的“50MW脉冲调制器电源控制系统设计方案”是指针对合肥国家同步辐射实验室(NSRL)中的同步辐射加速器主体设备,特别是200MeV电子直线加速器和800MeV电子储存环所设计的一套电源控制系统。这套系统的设计目的是提供稳定的高功率脉冲调制器电源,以保证加速器能够稳定地产生和维持高能电子束流,用于核物理以及其他研究领域的实验。 在同步辐射加速器的组成中,电子直线加速器作为注入器,为电子储存环提供加速粒子。它不仅承担着注入任务,还能够直接为科学研究提供电子束流和其他次级射线。为了实现电子束流的高稳定性,必须确保调制器输出的脉冲方波的重复频率和幅度稳定。 调制器的设计要求调制器能够在大范围电网波动情况下,稳定地提供21kV直流高压电源,并输出幅度约250KV的脉冲方波。由于现有调制器的deQ'ing电路仅能在电网电压波动非常小的范围内工作,因此需要通过改进或更新电路来应对更大幅度的电网波动。 该控制系统的设计采用了上位机-PLC系统。上位机采用工控机,负责监控和提供用户界面,而PLC则负责现场控制。控制系统通过光缆作为通信介质来保证信号传输的稳定性,从而避免了电磁干扰。同时,该系统还设计有手控电路控制系统,以便在计算机控制系统故障时可以手动切换到手控系统。 PLC端软件设计部分主要使用梯形图编程语言,并引入了抗干扰预处理措施,包括多级π型RC滤波网络和限幅算法。这些措施可以剔除那些因为电磁干扰而采集进来的错误信号,从而保持调制器的稳定运行。上位计算机端的软件设计则采用了LabWindow-CVI编程平台,通过C语言编程实现了一个具有虚拟仪器风格的软件操作界面,使操作者能够直观地监控电源系统的运行状况,并执行各种操作。 整个系统采用了3×150A的SCR智能调压模块作为交流调压电路的核心器件,可以实现对直流高压电源的精确控制。系统既可以工作在开环调压方式,也可以工作在闭环调压和稳压方式。在闭环工作方式下,上位计算机设定直流高压目标电压,PLC根据采集的数据进行精确控制,以保持系统稳定。 整体来看,该脉冲调制器电源控制系统设计方案综合了电力电子技术、控制理论、计算机编程和信号处理等领域的前沿知识和技术,不仅保障了加速器的稳定运行,还提高了对设备的操作便捷性和系统的可靠性。通过这套系统,NSRL能够更加高效和精确地进行科学研究和技术开发工作。
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