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《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》 2019年
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强流重离子加速器电源绝对精度标定系统的设计与实现

胡凯  
【摘要】:强流重离子加速器HIAF(High Intensity Heavy-ion Accelerator Facility)是国家“十二五”重大科技基础设施建设项目之一。HIAF的电源系统是其重要的子系统之一,电源电流的精确度和一致性是保证强流重离子加速器工作效率的关键,由于HIAF电源系统中的电源数量多,且长期工作在强磁强电等复杂多变的环境中,电源内部的直流电流传感器(DCCT)和模数转换器(ADC)等器件难免会产生一定的误差,这会影响电源电流的精确性和一致性,所以有必要对电源的电流进行标定,以减小这些误差。基于此,本课题针对强流重离子加速器电源实际工作情况与标定需求,设计并实现了一种有效的电源标定系统。此系统利用一台高精度、高稳定度的电流源将多台电源中的DCCT(带标定线圈)串联起来,作为标定基准,对系统中的电源进行动态在线标定。这种方法可以在线对多个DCCT进行标定,有效提高了标定效率。论文在阐述标定系统工作原理以及标定流程的同时,还详细介绍了系统中的关键部件。此外,本课题从DCCT和ADC的特性出发,提出并实现了一种高效的标定算法——曲线标定算法。曲线标定算法作为线性标定算法的优化,解决了线性标定中标定参数有效电流区间较小的问题,扩大了标定参数的有效电流区间,确保了加速器各种规格电源的电流精确度。最后,论文在介绍开发流程和开发技术的同时,结合FPGA(FieldProgrammable Gate Array)计算速度快、性价比高和系统可裁剪等特点,在基于CycloneⅤ的硬件平台实现了标定系统及标定算法,通过实验验证了标定系统能有效地完成标定工作。此外,对标定系统中的关键部件,例如新型DCCT(带标定线圈)和稳流源也进行了测试实验,为进一步研究标定系统积累了实验数据。
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