離子加速器用精簡矩陣型整流電源閉環(huán)控制與換流.pdf

1、離子加速器在工程物理和醫(yī)療領域具有廣闊的應用前景，其核心裝置為其勵磁電源。傳統(tǒng)的勵磁電源存在功率因數(shù)低、諧波污染大，以及能量不能回收等問題。新型加速器對勵磁電源精度、動態(tài)響應和波形形狀提出了更高的要求，于是尋求一種能夠解決上述問題且具有較高調(diào)節(jié)精度和快速動態(tài)響應的“綠色”勵磁電源已迫在眉睫。
　　由于精簡矩陣變換器（Reduced Matrix Converter，RMC）具有優(yōu)良輸入輸出性能，同時具有轉換級數(shù)少、功率密度高等特性

2、，本文利用RMC作為加速器磁鐵勵磁電源，對RMC的工作原理以及雙極性電流空間矢量調(diào)制策略（Bipolar Current Space Vectorpulse-width Modulation，B-C-SVM）進行了推導，在此基礎上，針對加速器性能需求和勵磁電流的變化規(guī)律，提出了能量可以雙向流動的一四象限型RMC以及續(xù)流饋能的一二象限型RMC勵磁電源拓撲，并分別給出了前后級協(xié)調(diào)控制方法。針對RMC換流問題，分析了電壓型和電流型四步換流策略

3、，提出一種簡化的三步換流加零矢量混合換流策略，此換流策略不需增加額外的檢測電路，就能很好的消除換流電壓尖峰，保證安全換流。最后給出了傳統(tǒng)RMC電流閉環(huán)控制方案，采用單神經(jīng)元自適應PID控制器，并與傳統(tǒng)PID進行仿真性能比較，單神經(jīng)元自適應PID系統(tǒng)具有更快動態(tài)響應。
　　搭建了一臺以DSP+CPLD為控制器的實驗樣機，設計了系統(tǒng)軟硬件。在樣機上完成了RMC換流策略以及電流閉環(huán)方案和功率實驗驗證；完成了一四象限型和一二象限型RMC的