L'immagine di intestazione mostra una tipica struttura ad anello di un acceleratore sincrono (di elettroni). L'anello interno è un anello di potenziamento, mentre l'anello esterno è un anello di accumulo da cui si diramano diverse stazioni sperimentali.
Applicazioni del sincrotrone:
l'elevata luminosità e l'ampio spettro di lunghezze d'onda della sorgente luminosa (dall'infrarosso lontano ai raggi X) generata dal sincrotrone possono essere ampiamente utilizzati per esperimenti nei campi della fisica, chimica, scienza dei materiali, ingegneria chimica, biologia, medicina, geologia, archeologia, protezione ambientale, energia, elettronica, sistemi microelettromeccanici (MEMS), dispositivi su scala nanometrica e altro ancora. È uno strumento indispensabile per la ricerca scientifica all'avanguardia, la tecnologia biomedica e le applicazioni industriali del XXI secolo. Ha contribuito allo studio dei materiali al litio, portando allo sviluppo di una batteria a lunga durata, essenziale per l'attuale mercato globale dei veicoli elettrici. Inoltre, migliora ulteriormente la comprensione della ricerca nanotecnologica, un elemento chiave nei materiali semiconduttori e nello sviluppo di prodotti biomedici correlati.
La Figura 2 illustra il sincrotrone TPS, i cui componenti principali includono l'acceleratore lineare (LINAC), l'anello di accelerazione e l'anello di accumulo. La sorgente produce le particelle, che vengono accelerate ad alta velocità nel LINAC prima di essere iniettate nell'anello di accelerazione per un'ulteriore accelerazione. I fasci di particelle entrano quindi nell'anello di accumulo, che ne mantiene la velocità. Se i fasci di particelle vengono deviati a velocità prossime a quella della luce, parte dell'energia viene emessa come radiazione di sincrotrone sotto forma di onde elettromagnetiche. A seconda delle esigenze, i fasci super luminosi vengono reindirizzati verso la linea di fascio per l'esperimento o l'applicazione presso la stazione terminale. Il sistema di amplificazione RF compensa la perdita di potenza dei fasci di particelle nell'anello di accumulo dovuta all'emissione di radiazione di sincrotrone. Questo sistema amplifica un segnale ricevuto nell'anello e lo ritrasmette al lato opposto dell'anello con uno specifico angolo di fase. Il circuito di retroazione contribuisce a ridurre le dimensioni e a ottimizzare la distribuzione di potenza. La soluzione di alimentazione del sistema MEAN WELL è installata e utilizzata come alimentatore CC per il sistema di amplificazione RF nell'anello di accumulo.
Il progetto prevede l'utilizzo di diversi gruppi di alimentatori ad alta potenza da 96 kW, come illustrato in Figura 3. L'energia prodotta da questi sistemi alimenta i cluster di amplificatori di potenza RF a stato solido mostrati in Figura 4, che generano energia ad alta frequenza per spingere gli elettroni a velocità prossime a quella della luce, come illustrato in Figura 5. La potenza massima in uscita in corrente continua dell'intero sistema raggiunge gli 800 kW!
Figura 3. Sistema di alimentazione ad alte prestazioni da 96 kW. Figura 4. Gruppi di amplificatori RF
Per adattare la potenza RF richiesta dall'anello di accumulo e ottenere un'efficienza energetica ottimale, la tensione di uscita del sistema di alimentazione deve essere regolabile tra 42 V CC e 54 V CC all'interno dell'intervallo di modulazione per ciascun punto operativo a uno specifico livello di potenza RF per ottenere i migliori risultati. La serie DRP-3200, dotata di protocollo di comunicazione digitale CANbus, è in grado di soddisfare il requisito di una regolazione precisa della tensione.
Inoltre, la tensione del bus di ciascun modulo del sistema di alimentazione deve essere regolata in modo sincrono durante gli esperimenti, a condizione che non siano collegati in parallelo. A tale scopo, vengono implementati controller esterni per il controllo remoto. Un'ulteriore sfida è rappresentata dalla precisione della potenza di uscita, limitata a +/- 1% dopo la regolazione. Per ovviare a questo problema, l'alimentatore, grazie al suo design completamente digitale e al protocollo di comunicazione integrato, consente il controllo e il monitoraggio remoto del sistema tramite Ethernet.
Un altro fattore importante nella scelta del DRP-3200-48 è l'elevatissima efficienza di questi dispositivi, in linea con le tendenze internazionali in materia di risparmio energetico e tutela ambientale. Un aumento dello 0,5% nell'efficienza di ciascun alimentatore in un sistema da 800 kW produrrà risultati e benefici economici sostanziali a lungo termine.
Componenti del sistema
MEAN WELL include la serie DRP-3200 come modulo di alimentazione completamente digitale, il rack di alimentazione DHP-1UT-A da 1U, il controller di alimentazione CMU2 e un contenitore rack standard da 19 pollici. La potenza totale in uscita è fino a 128 kW.
Vantaggi della soluzione
1. Soluzione integrata: supporta la comunicazione digitale in modo che i parametri chiave del sistema di alimentazione possano essere controllati e monitorati da remoto tramite il controller, semplificando la gestione dell'energia.
2. Manutenzione semplificata: supporta la funzione hot-swap, consentendo l'installazione e la sostituzione rapida del modulo.
3. Scalabilità di potenza: da 12,8 kW a 128 kW. Soluzioni ad alta potenza adatte a diversi settori e applicazioni in cui la configurazione dei parametri lo richiede.
