A figura de cabeçalho mostra a estrutura típica em anel de um acelerador síncrono (de eletrões). O anel interior é um anel de reforço, e o anel exterior é um anel de armazenamento a partir do qual se ramificam diversas estações experimentais.
Aplicações do sincrotrão:
O alto brilho e o amplo espectro de comprimentos de onda mais longos da fonte de luz (infravermelho distante a raios X) gerada pelo sincrotrão podem ser amplamente utilizados em experiências nas áreas da física, química, ciência dos materiais, engenharia química, biologia, medicina, geologia, arqueologia, proteção ambiental, energia, eletrónica, sistemas microeletromecânicos (MEMS), dispositivos à escala nano e muito mais. É uma ferramenta indispensável para a investigação científica de ponta, tecnologia biomédica e aplicações industriais no século XXI. Contribuiu para o estudo dos materiais de lítio, levando ao desenvolvimento de uma bateria de longa duração, essencial para o atual mercado global de veículos elétricos. Além disso, melhora ainda mais a compreensão da investigação em nanotecnologia, um elemento-chave em materiais semicondutores e no desenvolvimento de produtos biomédicos relevantes.
A Figura 2 ilustra o sincrotrão TPS e os seus principais componentes, que incluem o Acelerador Linear (LINAC), o Anel de Impulso e o Anel de Armazenamento. A fonte produz as partículas, que são aceleradas a altas velocidades no LINAC antes de serem injetadas no anel de impulso para uma aceleração adicional. Os feixes de partículas entram então no anel de armazenamento, que mantém a sua velocidade. Se os feixes de partículas forem desviados para velocidades próximas da da luz, parte da energia é emitida como radiação de sincrotrão sob a forma de ondas eletromagnéticas. Dependendo dos requisitos, os feixes superbrilhantes são redirecionados para a linha de luz para a experiência ou aplicação na estação final. O sistema de amplificação de radiofrequência (RF) compensa a perda de potência dos feixes de partículas no anel de armazenamento devido à emissão de radiação de sincrotrão. Este sistema amplifica um sinal recebido no anel e realimenta-o para o lado oposto do anel num ângulo de fase específico. O circuito de realimentação ajuda a reduzir o tamanho e a otimizar a distribuição de potência. A solução de alimentação do sistema MEAN WELL está instalada e é utilizada como fonte de energia CC para o sistema de amplificação de RF no anel de armazenamento.
O projeto utiliza diversos conjuntos de sistemas de alimentação de alta potência de 96 kW, como mostrado na Figura 3. A saída do sistema de energia alimenta os clusters de amplificadores de potência de RF de estado sólido mostrados na Figura 4, que geram energia de alta frequência para impulsionar eletrões que viajam a velocidades próximas da luz, como mostrado na Figura 5. A potência máxima de saída CC de todo o sistema chega aos 800 kW!
Figura 3. Sistema de potência de alto desempenho de 96 kW. Figura 4. Grupos de amplificadores de RF
Para adequar a potência de RF exigida pelo anel de armazenamento e alcançar a eficiência energética ideal, a tensão de saída do sistema de alimentação deve ser ajustável entre 42 VCC e 54 VCC dentro da gama de modulação para cada ponto de funcionamento a um nível de potência de RF específico, de modo a obter os melhores resultados. A série DRP-3200, equipada com o protocolo de comunicação digital CANbus, cumpre o requisito de ajuste preciso da tensão.
Além disso, a tensão do barramento de cada conjunto do sistema de alimentação deve ser ajustada de forma síncrona durante as experiências, desde que não estejam ligados em paralelo. Para isso, são implementados controladores externos para controlo remoto. Outro desafio é que a precisão da potência de saída está limitada a +/- 1% após o ajuste. Para solucionar isto, a fonte de alimentação, com o seu design totalmente digital e protocolo de comunicação, permite o controlo e monitorização remota do sistema via Ethernet.
Outro fator importante na escolha do DRP-3200-48 é a elevadíssima eficiência destes dispositivos, que está em linha com as tendências internacionais de conservação de energia e proteção ambiental. Um aumento de 0,5% na eficiência de cada fonte de alimentação num sistema de 800 kW trará resultados económicos substanciais e benefícios a longo prazo.
Componentes do sistema
A solução
MEAN WELL inclui a série DRP-3200 como módulo de potência totalmente digital, o rack de potência DHP-1UT-A 1U, o controlador de potência CMU2 e um armário de rack padrão de 19 polegadas. A potência total de saída chega aos 128 kW. Benefícios da solução
1. Solução integrada: Suporta a comunicação digital para que os principais parâmetros do sistema de energia possam ser controlados e monitorizados remotamente através do controlador, simplificando a gestão de energia.
2. Manutenção fácil: suporta a função hot-swap, permitindo a instalação e substituição rápida do módulo.
3.º Escalabilidade de potência: varia entre 12,8 kW a 128 kW. Soluções de alta potência adequadas para diferentes indústrias e aplicações onde a configuração de parâmetros o exija.
