La figure d'en-tête illustre la structure annulaire typique d'un accélérateur synchrone (d'électrons). L'anneau intérieur est un anneau d'appoint, tandis que l'anneau extérieur est un anneau de stockage d'où partent plusieurs stations expérimentales.
Applications du synchrotron :
La haute brillance et le large spectre des grandes longueurs d'onde de la source lumineuse (de l'infrarouge lointain aux rayons X) générée par le synchrotron permettent de nombreuses applications dans des domaines tels que la physique, la chimie, la science des matériaux, le génie chimique, la biologie, la médecine, la géologie, l'archéologie, la protection de l'environnement, l'énergie, l'électronique, les systèmes microélectromécaniques (MEMS), les dispositifs nanométriques, et bien d'autres. Outil indispensable à la recherche scientifique de pointe, aux technologies biomédicales et aux applications industrielles du XXIe siècle, le synchrotron a contribué à l'étude des matériaux au lithium, permettant ainsi le développement de batteries longue durée, essentielles au marché mondial actuel des véhicules électriques. De plus, il contribue à une meilleure compréhension de la recherche en nanotechnologie, élément clé des matériaux semi-conducteurs et du développement de produits biomédicaux.
La figure 2 illustre le synchrotron TPS, dont les principaux composants sont l'accélérateur linéaire (LINAC), l'anneau d'accélération et l'anneau de stockage. La source produit les particules, qui sont accélérées à grande vitesse dans le LINAC avant d'être injectées dans l'anneau d'accélération pour une accélération supplémentaire. Les faisceaux de particules pénètrent ensuite dans l'anneau de stockage, qui maintient leur vitesse. Si les faisceaux de particules sont déviés à des vitesses proches de celle de la lumière, une partie de l'énergie est émise sous forme de rayonnement synchrotron, c'est-à-dire d'ondes électromagnétiques. Selon les besoins, les faisceaux ultra-brillants sont redirigés vers la ligne de faisceau pour l'expérience ou l'application à la station terminale. Le système d'amplification RF compense les pertes de puissance des faisceaux de particules dans l'anneau de stockage dues à l'émission de rayonnement synchrotron. Ce système amplifie un signal reçu dans l'anneau et le réinjecte de l'autre côté de l'anneau avec un angle de phase spécifique. Le circuit de rétroaction permet de réduire la taille et d'optimiser la distribution de puissance. La solution d'alimentation du système MEAN WELL est installée et utilisée comme alimentation CC pour le système d'amplification RF dans l'anneau de stockage.
Le plan du projet utilise plusieurs ensembles de systèmes d'alimentation haute puissance de 96 kW, comme illustré à la figure 3. La sortie du système d'alimentation alimente les groupes d'amplificateurs de puissance RF à semi-conducteurs illustrés à la figure 4, qui génèrent de l'énergie haute fréquence pour propulser des électrons se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière, comme illustré à la figure 5. La puissance de sortie CC maximale de l'ensemble du système atteint 800 kW !
Figure 3. Système d'alimentation haute performance de 96 kW. Figure 4. Groupes d'amplificateurs RF
Pour adapter la puissance RF requise par l'anneau de stockage et optimiser l'efficacité énergétique, la tension de sortie du système d'alimentation doit être ajustable entre 42 V CC et 54 V CC dans la plage de modulation, pour chaque point de fonctionnement et à un niveau de puissance RF spécifique. La série DRP-3200, équipée du protocole de communication numérique CANbus, répond à cette exigence de réglage précis de la tension.
De plus, la tension du bus de chaque module d'alimentation doit être ajustée de manière synchrone lors des expériences, à condition qu'ils ne soient pas connectés en parallèle. Pour ce faire, des contrôleurs externes sont utilisés pour la commande à distance. Une autre difficulté réside dans la précision de la puissance de sortie, limitée à ± 1 % après ajustement. Pour y remédier, l'alimentation, grâce à sa conception et son protocole de communication entièrement numériques, permet la commande et la surveillance à distance du système via Ethernet.
Enfin, le très haut rendement du DRP-3200-48, conforme aux tendances internationales en matière d'économie d'énergie et de protection de l'environnement, constitue un autre atout majeur. Une augmentation de 0,5 % du rendement de chaque alimentation électrique d'un système de 800 kW générera des gains économiques substantiels à long terme.
Composants du système
La solution MEAN WELL comprend le module d'alimentation entièrement numérique DRP-3200, le rack d'alimentation 1U DHP-1UT-A, le contrôleur d'alimentation CMU2 et un châssis rack standard de 19 pouces. La puissance totale peut atteindre 128 kW.
Avantages de la solution
1. Solution intégrée : Prend en charge la communication numérique afin que les principaux paramètres du système électrique puissent être contrôlés et surveillés à distance via le contrôleur pour une gestion simplifiée de l'énergie.
2. Maintenance facile : prend en charge la fonction de remplacement à chaud, ce qui permet d'installer et de remplacer rapidement le module.
3. Puissance modulable : de 12,8 kW à 128 kW. Solutions haute puissance adaptées à différents secteurs et applications nécessitant une configuration paramétrique.
