Новый источник тока для магнитов синхротрона «СИЛА» разработали в ТПУ

Инженеры Томского политехнического университета продолжают разработку высокоточных программно-управляемых источников питания для мегасайенс-проекта по созданию принципиально нового синхротронного комплекса «СИЛА». Политехники создали источник тока FC для быстрых корректирующих магнитов и приступили к следующему этапу работ — созданию опытных образцов источников тока для основных обмоток магнитов-квадруполей.

Ранее инженеры ТПУ разработали прототипы двух типов программно-управляемых источников тока для основных обмоток магнитов-квадруполей и медленных корректирующих магнитов. Проект реализуется специалистами отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ по заказу ООО «ТомИУС-ПРОЕКТ». Интеграцией источников питания в систему автоматизации и управления установкой «СИЛА» занимаются инженеры отделения ядерно-топливного цикла Инженерной школы ядерных технологий.

Следующим этапом работы стала разработка опытного образца источника питания магнита-корректора FC (Fast Corrector), предназначенного для быстрого изменения магнитного поля и оперативной коррекции траектории пучка заряженных частиц.

По словам разработчиков, в отличии от ранее созданных устройств, источник FC должен обеспечивать не только формирование электрического тока с высокой точностью до 200 ppm, но и его быстрое изменение в широком диапазоне. Так, разработанный источник рассчитан на регулирование тока от −5 до +5 А при выходном напряжении до ±40 В. Повышенное выходное напряжение позволяет увеличить скорость изменения тока в индуктивной обмотке магнита, что особенно важно для систем динамической стабилизации пучка.

Отмечается, что в основе разработки лежат современные решения в области силовой электроники, цифрового управления, высокоскоростных интерфейсов и прецизионных измерений. Особое внимание уделяется быстродействию системы регулирования, устойчивости работы на индуктивную нагрузку, точности измерения выходного тока и снижению влияния электрических помех.

Параллельно специалисты ТПУ продолжают разработку опытных образцов программно-управляемых источников тока для основных обмоток магнитов-квадруполей. Эти устройства предназначены для формирования стабилизированного тока величиной до 110 А при выходном напряжении до +36 В, определяющего параметры магнитного поля и фокусировки пучка частиц.

На новом этапе инженеры совершенствуют силовую и измерительную части источников, алгоритмы цифрового управления, системы защиты и контроля технического состояния. Отдельное внимание уделяется обеспечению высокой точности и долговременной стабильности тока, а также надежности оборудования при длительной непрерывной эксплуатации.

Для магнитной системы современного синхротрона недостаточно просто обеспечить необходимую величину тока. Источники должны сочетать высокую точность, стабильность и быстродействие, причем требования к этим параметрам существенно различаются для основных обмоток и быстрых корректирующих магнитов. Наша задача — разработать отечественную линейку программно-управляемых источников тока, отвечающих требованиям ускорительных комплексов нового поколения, — отмечает директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Павел Баранов.

Следующим этапом станет проведение комплексных испытаний разработанных устройств, включая оценку точности регулирования, стабильности выходного тока и динамических характеристик при работе на индуктивную нагрузку.

Справка:

Проект «СИЛА» («СИнхротрон-ЛАзер») предусматривает создание в подмосковном Протвино научного комплекса, объединяющего синхротронный источник излучения IV поколения на 6 ГэВ и рентгеновский лазер на свободных электронах. Комплекс предназначен для проведения исследований в области физики, химии, материаловедения, биотехнологий и других научных направлений.

Фото: ТПУ

Изображение на обложке: разработано Magnific