[发明专利]Kicker磁铁电源控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及Kicker磁铁电源控制系统。

背景技术

踢轨系统是HIRFL—CSR的重要组成部分，由踢轨磁铁、高压脉冲电源(Kicker电源)、时序控制和触发逻辑、参考电压给定、波形检测等部分组成Ⅲ。Kicker电源系统是为脉冲磁铁提供励磁电流的装置，也是Kicker控制系统的控制对象。为了将环中束流高效率引出，必须使Kicker电源的放电时间与环中束团严格同步，为实现这一点，通常有两种方式。第一种是国外较为通用的通过束流位置探测装置给Kicker系统发送环中束团的位置信息，以便Kicker控制系统择机发送踢轨触发信号。第二种是将环的高频脉冲信号引入到Kicker控制系统，因高频信号频率与束团经高频腔体的时间严格同步，可将高频信号整形调理变成方波信号，高频方波信号的上升沿作为踢轨时刻的延时基准，通过固定频率的高速计数器计数延时来度量束团经高频腔到达踢轨磁铁的时问，从而准确实现将经过踢轨磁铁的束团快速踢出的目的。CSR主环的束流引出方式采用后者。

在CSR现有踢轨控制系统的运行维护过程中，发现有2个需改进的问题。首先，因环中束流的引出注入主要是通过Kicker磁铁产生的快脉冲磁场去改变束流的运行轨道来实现，脉冲磁场建立和消失的时间必须足够快(几十ns至几百ns)，时间要准，幅度要稳，脉冲波形要严格规整。而为了保证同一组Kicker电源产生的放电脉冲波形平顶到达时间严格一致，同组多个Kicker电源间的触发时间调整一般通过单稳态电路实现，此控制电路易受环境温度的影响，一般调节精度在几十ns至几百ns之间游动，使得注入引出效率不能进一步提高。其次，对于实验环CSRe的束团注入，需与主环CSRm的束团引出严格同步。从主环到实验环的束运线长度一定，所以CSRm快速引出与CSRe注入踢轨磁场的建立之间具有严格的时问差口]。一般以采用传输线构造延时器的方式去调整束团从主环踢出到实验环注入之间的时间长短，传输延迟约5ns／m。但这种方法有明显的缺陷，因延迟长度受限制，对欲产生较大延迟信号的应用很不方便。由于踢轨电源所需的放电触发信号是脉冲宽度约为50扯s的TTL电平方波信号，所以可用数字计数器技术延时Kicker触发方波信号。

发明内容

本发明的目的是为了对CSR的旧Kicker控制系统进行改造，设计了Kicker磁铁电源控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

Kicker磁铁电源控制系统由Kicker系统控制器、数字电位器、Kicker电源、同步定时服务器、用户操作接口等部分组成。系统采用先进的ARM+FPGA技术实现对踢轨电源系统的精确控制，其时间控制精度达ns量级。ARM主要实现控制数据的下载与上传，踢轨系统的控制时序主要通过FPGA编程完成。远程时序控制信号均通过光纤传输，同时对踢轨电源的电压给定采用数字电位器技术实现，给定精度达0.1％。

所述的系统为了精确把握束流的注入和引出时机，对Kicker电源的触发信号做到精确的微调，利用先进的嵌入式计算机网络和芯片技术，采用ARM+FPGA工作模式实现对新踢轨控制系统的时序控制。

所述的系统对Kicker电源的电压给定也由以前的12位DAC给定变成采用数字电位器(DCP)技术的电压给定。

所述的系统采用数字电位器和信号隔离电路能有效抑制现场强烈的电磁噪声干扰，保证电压给定精度为0.1％。

所述的Kicker电源控制器采用三星公司的基于ARM7内核的S3C4510B芯片来实现整个控制系统的网络链路功能。

所述的对于Kicker电源控制器的充放电时序系统，采用VHDL语言在Altera公司的EPlk50芯片上实现，其调整时间步长为5ns，可实现对各路放电触发信号的延时调整和束团从CSRm引出到CSRe注入之间束运线的时间差。

所述的FPGA模块还将实现加速电场高频相位的捕捉、同步事例信号的接收解译和数字延时调节等功能。

所述的系统采用FPGA器件门电路的固有延时时间来搭建倍频电路，并获得200 MHz的高频时钟信号。

所述的控制系统的软件方案采用以数据驱动的工作模式来实现，整个数据流的传递基于Oracle数据库技术。

本发明的有益效果是。