一種超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高能物理領(lǐng)域，尤其涉及一種超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]東芝公司的E3730A速調(diào)管工作時需要電源系統(tǒng)為其提供312kV、362A的脈沖高壓，脈沖調(diào)制器額定輸出功率113MW，其前端為1:15的脈沖變壓器，目前常用的大功率脈沖調(diào)制器長期工作穩(wěn)定度為0.5%，為了適應(yīng)電子直線加速器長期工作對電子速度的穩(wěn)定性要求，需要穩(wěn)定度更高的大功率脈沖調(diào)制器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的裝置和方法，工作穩(wěn)定度更高，滿足電子直線加速器對微波功率源的需求。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的裝置，與脈沖變壓器和速調(diào)管依次相連，包括控制模塊、電源模塊和放電模塊；
[0005]所述控制模塊用于接收來自電網(wǎng)配電工業(yè)用電，向所述電源模塊提供輔助電源并向所述電源模塊發(fā)送加電控制命令；
[0006]所述電源模塊用于按照加電控制命令向所述放電模塊加電；
[0007]所述放電模塊用于在加電結(jié)束后，產(chǎn)生陰極高壓脈沖。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0009]進(jìn)一步地，所述控制模塊包括配電組合1、輔助電源組合、調(diào)制器控保組合、示波器組合、6個聚焦磁場電源組合和I個交流靜變電源組合；
[0010]所述電源模塊包括配電組合2、偏磁電源組合、閘流管燈絲電源組合、速調(diào)管燈絲電源組合、無源功率因數(shù)校正組合和充電電源，其中充電電源包括充電電源組合I和充電電源組合2 ；
[0011]所述放電模塊包括PFN、閘流管放電開關(guān)、RD吸收電路和PFN遠(yuǎn)端電壓采樣電路。
[0012]進(jìn)一步地，所述控制模塊用于接收來自電網(wǎng)配電50Hz380V的工業(yè)用電，電網(wǎng)配電的50Hz380V工業(yè)用電一方面通過所述配電組合I輸出至所述無源功率因數(shù)校正組合、所述偏磁電源組合、6個所述聚焦磁場電源組合和所述交流靜變電源組合，另一方面直接送至所述調(diào)制器控保組合和所述輔助電源組合。
[0013]進(jìn)一步地，所述無源功率因數(shù)校正組合與所述充電電源連接，用于校正功率因數(shù)；
[0014]所述偏磁電源與所述脈沖變壓器相連，用于向所述脈沖變壓器提供偏磁電流；
[0015]6個所述聚焦磁場電源組合分別與所述速調(diào)管連接，用于向所述速調(diào)管提供聚焦磁場電流；
[0016]所述交流靜變電源組合與所述配電組合2相連，用于將穩(wěn)定的交流電輸出至所述配電組合2。
[0017]進(jìn)一步地，所述輔助電源組合與所述調(diào)制器控保組合相連，用于為所述調(diào)制器控保組合包括的直流風(fēng)機(jī)、繼電器、接觸器供電；
[0018]所述調(diào)制器控保組合用于控制本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置各部分按預(yù)定時序工作；
[0019]所述調(diào)制器控保組合與所述示波器組合相連，所述示波器組合用于實時觀測本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置的脈沖電壓和電流波形。
[0020]進(jìn)一步地，所述配電組合2從所述調(diào)制器控保組合接收加電控制命令，控制所述充電電源、所述閘流管燈絲電源組合和所述速調(diào)管燈絲電源組合的加電；
[0021]所述充電電源與所述PFN相連，用于為所述PFN充電；所述閘流管燈絲電源組合與所述閘流管放電開關(guān)相連，用于向所述閘流管放電開關(guān)的燈絲供電；所述速調(diào)管燈絲電源組合與所述速調(diào)管相連，用于向所述速調(diào)管的燈絲供電；
[0022]所述閘流管放電開關(guān)的一端與所述調(diào)制器控保組合相連，當(dāng)所述調(diào)制器控保組合為所述閘流管放電開關(guān)送出觸發(fā)脈沖后，所述閘流管放電開關(guān)導(dǎo)通；所述閘流管放電開關(guān)的另一端與所述PFN相連，用于經(jīng)過所述脈沖變壓器向所述速調(diào)管提供脈沖高壓；所述RD吸收電路與所述PFN相連，用于在脈沖期間吸收所述PFN的反向電壓尖峰；所述PFN遠(yuǎn)端電壓采樣電路與所述PFN相連，用于在所述PFN充電期間指示所述PFN的充電情況。
[0023]進(jìn)一步地，所述充電電源組合I為所述PFN提供能量，所述充電電源組合2起穩(wěn)壓作用。
[0024]進(jìn)一步地，所述PFN包括兩根并聯(lián)的PFN，且P = 7.0 Ω，每單根PFN由12節(jié)組成，每節(jié)電容32nF，電感1.8 μ F，所述PFN的公共端為2mm厚的整塊銅板。
[0025]進(jìn)一步地，所述閘流管放電開關(guān)為氫閘流管CX1536A。
[0026]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的另一種技術(shù)方案如下:一種超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的方法，使用權(quán)利要求1至9中任一項所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的裝置，所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的裝置與脈沖變壓器和速調(diào)管依次相連，所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的裝置包括控制模塊、電源模塊和放電模塊；包括以下步驟:
[0027]步驟SI，控制模塊接收來自電網(wǎng)配電的工業(yè)用電；
[0028]步驟S2，控制模塊向電源模塊提供輔助電源并向電源模塊發(fā)送加電控制命令；
[0029]步驟S3，電源模塊按照加電控制命令向放電模塊加電；
[0030]步驟S4，加電結(jié)束時，放電模塊產(chǎn)生陰極高壓脈沖。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:工作穩(wěn)定度超過0.1%，滿足電子直線加速器對微波功率源的需求。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置應(yīng)用的電子直線加速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖2為本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖3為本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置的具體結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖4為本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置實體化結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖5為本地顯控界面圖；
[0037]圖6為遠(yuǎn)程操作界面圖；
[0038]圖7為本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0039]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0040]圖1為本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置應(yīng)用的電子直線加速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明的超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置將來自電網(wǎng)的50Hz380V三相四線制交流電轉(zhuǎn)化為脈沖高壓，經(jīng)過脈沖變壓器升壓，為速調(diào)管提供脈沖高壓，應(yīng)用于電子直線加速器中，是電子直線加速器的關(guān)鍵組成部分之一，本發(fā)明中所述速調(diào)管均為東芝公司的E3730A速調(diào)管。
[0042]圖2為本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0043]如圖2所示，一種超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制的裝置，與脈沖變壓器和速調(diào)管相連，包括控制模塊、電源模塊和放電模塊，控制模塊用于接收來自電網(wǎng)配電的工業(yè)用電，一般為50Hz380V，并向電源模塊提供輔助電源并向電源模塊發(fā)送加電控制命令；電源模塊用于按照加電控制命令向放電模塊加電；放電模塊用于產(chǎn)生陰極高壓脈沖。
[0044]圖3為本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置的具體結(jié)構(gòu)圖。
[0045]如圖3所示，控制模塊包括配電組合1、輔助電源組合、調(diào)制器控保組合、示波器組合、6個聚焦磁場電源組合和I個交流靜變電源組合。電源模塊包括配電組合2、偏磁電源組合、閘流管燈絲電源組合、速調(diào)管燈絲電源組合、無源功率因數(shù)校正組合和充電電源，其中充電電源包括充電電源組合I和充電電源組合2。放電模塊包括PFN、閘流管放電開關(guān)、RD吸收電路和PFN遠(yuǎn)端電壓采樣電路。
[0046]電網(wǎng)配電的50Hz380V工業(yè)用電一方面通過配電組合I輸出至無源功率因數(shù)校正組合、偏磁電源組合、6個聚焦磁場電源組合和交流靜變電源組合，另一方面直接送至調(diào)制器控保組合和輔助電源組合。
[0047]無源功率因數(shù)校正組合與充電電源連接，用于校正功率因數(shù)；偏磁電源與脈沖變壓器相連，用于向脈沖變壓器提供偏磁電流；6個聚焦磁場電源組合分別與速調(diào)管連接，具體來講即與速調(diào)管的聚焦磁場連接，用于向速調(diào)管提供聚焦磁場電流；交流靜變電源組合與配電組合2相連，用于將穩(wěn)定的交流電輸出至配電組合2。
[0048]輔助電源組合與調(diào)制器控保組合相連，用于為調(diào)制器控保組合包括的直流風(fēng)機(jī)、繼電器、接觸器等供電；調(diào)制器控保組合用于接受電子加速器系統(tǒng)遙控命令，控制本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置各部分按預(yù)定時序工作，同時通過以太網(wǎng)與電子加速器系統(tǒng)進(jìn)行實時通信；調(diào)制器控保組合與示波器組合相連，示波器組合用于實時觀測本發(fā)明所述超穩(wěn)定大功率脈沖調(diào)制裝置脈沖電壓和電流波形。
[0049]配電組合2從調(diào)制器控保組合接收加電控制命令，控制充電電源、閘流管燈絲電源組合和速調(diào)管燈絲電源組合的加電；充電電源與PFN相連，用于為PFN充電；閘流管燈絲電源組合的一端與閘流管放電開關(guān)相連，用于向閘流管放電開關(guān)的燈絲供電；速調(diào)管燈絲電源組合與速調(diào)管相連，用于向速調(diào)管燈絲供電。
[0050]閘流管放電開關(guān)的一端與調(diào)制器控保組合相連，當(dāng)調(diào)制器控保組合為閘流管送出觸發(fā)脈沖后，閘流管放電開關(guān)導(dǎo)通；閘流管放電開關(guān)的另一端與PFN相連，用于經(jīng)過脈沖變壓器向速調(diào)管提供脈沖高壓；RD吸收電路與PFN相連，用于在脈沖期