На рисунке в заголовке показана типичная кольцевая структура синхронного (электронного) ускорителя. Внутреннее кольцо представляет собой бустерное кольцо, а внешнее — накопительное кольцо, от которого отходят несколько экспериментальных станций.
Применение синхротрона:
Высокая яркость и широкий спектр более длинных волн источника света (от дальнего инфракрасного до рентгеновского излучения), генерируемого синхротроном, могут широко использоваться для экспериментов в областях физики, химии, материаловедения, химической инженерии, биологии, медицины, геологии, археологии, охраны окружающей среды, энергетики, электроники, микроэлектромеханических систем (МЭМС), наноустройств и многого другого. Это незаменимый инструмент для передовых научных исследований, биомедицинских технологий и промышленного применения в XXI веке. Он внес вклад в изучение литиевых материалов, что привело к разработке долговечных батарей, необходимых для современного мирового рынка электромобилей. Кроме того, он способствует дальнейшему пониманию исследований в области нанотехнологий, ключевого элемента в полупроводниковых материалах и разработке соответствующих биомедицинских продуктов.
На рисунке 2 показан синхротрон TPS, основные компоненты которого включают линейный ускоритель (LINAC), бустерное кольцо и накопительное кольцо. Источник производит частицы, которые ускоряются до высоких скоростей в LINAC, прежде чем быть введенными в бустерное кольцо для дальнейшего ускорения. Затем пучки частиц попадают в накопительное кольцо, которое поддерживает их скорость. Если пучки частиц отклоняются до скоростей, близких к скорости света, часть энергии излучается в виде синхротронного излучения в форме электромагнитных волн. В зависимости от требований, сверхъяркие пучки перенаправляются на линию пучка для эксперимента или применения на конечной станции. Система радиочастотного усилителя компенсирует потери мощности пучков частиц в накопительном кольце из-за излучения синхротронного излучения. Эта система усиливает сигнал, принимаемый в кольце, и подает его обратно на противоположную сторону кольца под определенным фазовым углом. Схема обратной связи помогает уменьшить размеры и оптимизировать распределение мощности. Система питания MEAN WELL установлена и используется в качестве источника постоянного тока для системы радиочастотного усилителя в накопительном кольце.
В проекте предусмотрено несколько комплектов мощных источников питания мощностью 96 кВт, как показано на рисунке 3. Выходная мощность системы питания питает кластеры твердотельных радиочастотных усилителей мощности, показанные на рисунке 4, которые генерируют высокочастотную энергию для движения электронов со скоростью, близкой к скорости света, как показано на рисунке 5. Максимальная выходная мощность постоянного тока всей системы достигает 800 кВт!
Рис. 3. Высокопроизводительная силовая система мощностью 96 кВт. Рис. 4. Группы ВЧ-усилителей
Для согласования требуемой мощности ВЧ-сигнала с накопительным кольцом и достижения оптимальной энергоэффективности выходное напряжение системы питания должно регулироваться в диапазоне от 42 В постоянного тока до 54 В постоянного тока в пределах диапазона модуляции для каждой рабочей точки при определенном уровне мощности ВЧ-сигнала для достижения наилучших результатов. Серия DRP-3200, оснащенная цифровым протоколом связи CANbus, может удовлетворить требованиям точной регулировки напряжения.
Кроме того, напряжение шины каждого блока системы питания должно регулироваться синхронно во время экспериментов, при условии, что они не соединены параллельно. Для этого используются внешние контроллеры для дистанционного управления. Еще одна проблема заключается в том, что точность выходной мощности после регулировки ограничена +/- 1%. Для решения этой проблемы блок питания с полностью цифровой конструкцией и протоколом связи позволяет осуществлять дистанционное управление и мониторинг системы через Ethernet.
Еще одним важным фактором при выборе DRP-3200-48 является чрезвычайно высокая эффективность этих устройств, которая соответствует международным тенденциям в области энергосбережения и защиты окружающей среды. Повышение эффективности каждого источника питания в системе мощностью 800 кВт на 0,5% принесет существенные экономические результаты и выгоды в долгосрочной перспективе.
Компоненты системы
В состав решения MEAN WELL входят полностью цифровой силовой модуль серии DRP-3200, стойка питания DHP-1UT-A 1U, контроллер питания CMU2 и стандартный 19-дюймовый корпус для стойки. Общая выходная мощность составляет до 128 кВт.
Преимущества решения:
1. Интегрированное решение: Поддерживает цифровую связь, что позволяет дистанционно управлять и контролировать ключевые параметры энергосистемы через контроллер для упрощения работы по управлению электропитанием.
2. Простота обслуживания: поддерживает функцию "горячей" замены, поэтому модуль можно быстро установить и заменить.
3. Масштабируемость мощности: масштабируется от 12,8 кВт до 128 кВт. Высокомощные решения, подходящие для различных отраслей и применений, где это требуется настройкой параметров.
