电子束流稳定性控制频率转换、短路保护电路的设计

【摘要】针对高电位控制执行电路运行的强磁场环境，改善系统控制受磁场弧光放电干扰，提高加速器控制系统运行的稳定性。通过对电子束流控制电路及其运行环境的解析，就系统中的频率转换、短路保护电路改进设计。改造后的束流控制系统从试验、调试数据显示，均达到设备设计标准，在运行中达到1.5MeV，并且在1.2MeV出束，经过对系统电路干扰运行的测试分析及运行结果表明，提高了系统控制的稳定性和抗干扰能力。

【关键词】控制；转换；束流；过载；稳定性

1.引言

电子加速器作为工业化设备，已经在各个领域得到广泛的应用，它的内部控制电路运行在强磁场[1]空间，该磁场对电子束流[2]控制系统产生电磁弧光放电干扰，严重影响控制电路运行的稳定性[3]，造成原高压端控制组件VFC32的损坏。因此；就控制系统电路进行讨论，主要从电路的抗电磁干扰、弧光放电冲击；以及高压控制电路的稳定性出发，对系统模块电路进行解析设计。

2.电压频率转换电路的分析设计

3.电子束流过载、短路保护电路解析设计

在加速器电子束流控制系统电路中，电流过载或短路时会引发系统控制电子束射流的不稳定，因为控制端稳定体系与电子束流形成闭环调节系统，在射流过程中电晕打火所形成的弧光放电；呈现电流过载或短路现象，造成稳压电路中的器件损坏。在强束流的状态下，回路短路就会造成负载电流增大，那么电子束流也随之增大，加速器的调节系统滞后于电子束流的瞬间变化，此时能量转化就会下降，将引起聚焦电磁减弱，束射流出现散焦现象，散焦束流射向真空管壁，引发管内真空度下降，形成管内高压电晕打火并且呈现弧光放电，以至造成电子束流管的损坏，为了避免这种现象的发生，实时输出保护是不可缺省地环节。

4.结束语

本文是根据大功率电子加速器束射流控制系统现场的运行情况，以控制系统中的频率转换、过载短路保护电路作为解析对象，通过对所选型的电路分别进行分析计算，主要是围绕着电子枪注入系统束流控制电路的抗电磁、弧光放电干扰；系统控制的稳定性展开。电子束流稳定性控制全文分为两部分，第一部分为；稳压源、光电转换电路的设计，第二部分为；频率转换、短路保护电路的设计。全文都是针对加速器容器内部的电磁辐射干扰、电晕及弧光高压放电现象，提出具体的解决方案，对改造后的系统回路控制提出整体要求，即：高压电子束流系统控制是以稳定的抗电冲击、强电磁干扰为主。解析设计加速器电子束流稳定性控制的主导思想是：以稳定可靠、抗电干扰，并且调控高压电晕及弧光放电为主，着重于解决工业现场运行中存在的实际问题。在设计方案中没有追求高集成的电路形式，采用分立器件设计，虽然分立电子元器件存在特性差异，但是；这种差异完全可以通过电路调试得以消除，发挥分立电子器件在高电压、强磁场中的抗电冲击的特征。通过对加速器控制系统的试验、调试运行得以证实；电子束射流的稳定性或抗干扰能力都具有很大提升，能够满足现场工业标准化的使用要求。

参考文献

[1]刘进，陈永光，谭志良等.静电放电电磁场的特性及分布规律[J].高电压技术，2012，38（2）：435-443.

[2]王小霞，赵青兰，廖显恒等.一种用于重离子加速器电子冷却装置阴极的研制[J].电子与信息学报，2010， 32（12）：2999-3002.

[3]佟强，张冬来，徐殿国.分布式电源系统中变换器的输出阻抗与稳定性分析[J].中国电机工程学报，2011， 31（12）：57-64.

[4]杨毅明.数字信号处理[M].北京：机械工业出版社， 2010：第四章，第十章.

[5]姚立红，李俊民.基于混合观测器的非线性系统的脉冲控制[J].电子与信息学报，2011，33（8）：1903-1907.

[6]杨帮文.新型光电器件与光电辅料应用手册[M].北京：机械工业出版社，2008：第二章，第十章.

[7]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社（4版），2006：第七章，第八章.

[8]李宏，王崇武.现代电力电子技术基础[M].北京：机械工业出版社，2009：第一章第七节.

基金项目：中国同位素与辐射行业协会（2002 BA406B01）。

作者简介：

于考勤（1958―），男，山东肥城人，大学本科，副教授，现供职于甘肃建筑职业技术学院教务处，主要从事数字化控制研究。

景漪（1960―），女，江苏丹阳人，大学本科，工程师，现供职于中国科学院兰州近代物理研究所，主要从事电源控制研究。