西安200 MeV質子應用裝置脈沖電源控制系統

胡 闖， 魏崇陽， 王 強， 趙 晨， 王茂成,5， 閆逸花,5，鄭曙昕， 姚紅娟， 程 誠?， 關遐令， 王學武， 王忠明,5

(1. 粒子技術與輻射成像教育部重點實驗室， 北京 100084； 2. 清華大學 先進輻射源及應用實驗室， 北京 100084；3. 清華大學 工程物理系， 北京 100084； 4. 西北核技術研究所， 西安 710024;5. 強脈沖輻射環境模擬與效應國家重點實驗室， 西安 710024)

西安200 MeV質子應用裝置(Xi’an 200 MeV Proton Application Facility,XiPAF)是一臺能夠提供最高能量為230 MeV的質子束，可用于單粒子效應研究的科學應用裝置。該裝置由一臺7 MeV負氫離子直線加速注入器和一臺230 MeV環形同步加速器組成[1]。在同步環加速質子的過程中，環上的二極磁鐵和四極磁鐵等磁鐵的磁場強度必須隨著質子能量同步變化，因此這些磁鐵需要采用既能輸出直流電流，又能跟蹤給定電流波形輸出脈沖電流的時變電源。XiPAF同步環上有二極磁鐵、四極磁鐵、六極磁鐵和校正磁鐵，共需使用20臺磁鐵電源，都采用了法國Sigmaphi 電子公司生產的脈沖工作模式的時變電源。根據物理設計的需要，這些電源中輸出電流最大達1 800 A，電流上升時間為250～500 ms，下降時間為490 ms，重復頻率為0.1～0.5 Hz。對于脈沖電源的控制，需進行設備安全聯鎖保護，提供同步定時信號，控制電源按照工作時序輸出直流和脈沖電流，并回讀實時波形數據。在之前的研究工作中，中國科學院高能物理研究所基于實驗物理和工業控制系統(EPICS)架構，利用PLC和數字示波器設計和開發了中國散裂中子源(CSNS)引出脈沖電源控制系統[2]；中國科學院上海應用物理研究所基于EPICS架構，利用VME 64x總線嵌入式控制器設計和開發了上海同步輻射裝置(SSRF)的電源控制系統[3]；……