恒流充电型电容器充电电源的研制

130中国原子能科学研究院年报2013一种用于6G H z超导腔的全自动内视摄像机的开发

余国龙

（核技术应用研究所）

作为材料性能及表面处理工艺验证工具的6GHz超导腔体的制造需要复杂的表面处理过程，记录和监测腔体内表面每一次处理（包括清洗、机械打磨、电化学抛光、缓冲化学抛光、高压水冲洗等）后的状态特征是非常必要的。电子拍照是一种常用的方法。

经过统计，每一支腔体需要经过各阶段的重复表面处理次数约为10次，每支腔体需要拍摄30张照片以便进行全表面记录，每支腔体经过各阶段的处理会拍照300张。由于测试中需要的腔体数量很多，拍摄这些照片的工作量很大，因此，有必要对现有的手工拍照装置进行升级。

升级前后对比照片如图1。升级前，腔体前后移动、转动、摄像机聚焦及拍照均需要手动完成；升级后，增加了3个小型步进电机（每个电机自带驱动及控制板），编写了自动拍照软件，实现了操作一键式拍照，30张照片自动命名（文件名称记录了腔体ID号、材质、重量、照片位置信息等）并保存到指定文件夹中，大大提高了工作效率。

图1拍照系统升级前后的对比照片

恒流充电型电容器充电电源的研制

杨京鹤，张立锋，杨圣，佟迅华，余国龙

（核技术应用研究所）

电子直线加速器一般使用线型脉冲调制器作为脉冲电源，利用人工线放电产生高压脉冲，其频率和稳定度主要由人工线充电系统决定。

近年来大功率开关器件研究的深入及工艺的日趋成熟，使得将开关器件引入脉冲功率领域成为可能，为高压脉冲调制器的发展提供了方向。在线型高压脉冲调制器中，人工线可视为一电容器，本充电电源（图1）基于IGBT全桥变换器的串联谐振充电技术，为人工线充电时，其恒流特性使该线路抗短路能力强，同时与软开关技术结合，不仅有利于提升开关频率，而且大幅降低了开关损耗和电磁的干扰。

全桥变换器的工作频率为40kHz，开关管峰值电流92A，充电脉冲变压器初级平均电流29A。人工线充电电压23kV，充电精度优于0.5%，脉冲重复频率可达0～250Hz。

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控制电路设计中，以WM芯片TL为核心，在外围电路设置了过压保护、温度保护和IGBT 过流保护等，确保安全稳定运行。工作时对人工线电压采样，达到所需电压后给出信号，停止充电，

基础和应用基础研究强激光与加速器131

实现闭环控制。

此外，在电路设计中利用线路及元件的寄生参数，计算并设计了充电变压器的漏感和寄生电容，优化了稳定度等设计参数。

图2为谐振电流及人工线电压实测波形图。

图1恒流充电型电容器充电电源图2谐振电流及人工线电压实测波形图

I G B T在电子直线加速器电源系统中的应用

杨京鹤，余国龙，张立锋，杨圣，佟迅华

（核技术应用研究所）

IGBT研究及工艺技术的日趋成熟，使得IGBT在高压大功率领域的应用十分广泛。在电子直线加速器领域，引入IGBT可以简化电路结构，提升电源系统性能。

在多能量档电子辐照加速器项目中，大功率线型脉冲调制器的研制使用1.7kV/800A IGBT作为充电开关管，选择2SD315A-17驱动芯片作为驱动电路，工作在直接模式。除去芯片本身具有的短路和过流保护等功能外，还根据需要增加了欠压保护、故障保持和复位等功能。图1所示为IGBT 过流及复位电路，图2所示为IGBT欠压保护电路。

IGBT开关频率0～400Hz，峰值电流450A，实际工作中IGBT安全工作，调制器可稳定运行。在研制无损探伤加速器用新型高频脉冲调制器项目中，结合IGBT和串联谐振充电技术，使得体积减小，效率增加，成本降低，其中核心元件使用1200V/200A IGBT，驱动芯片使用2SD106A并设计了外围电路。IGBT开关频率20kHz，峰值电流92A。

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图IGBT过流及复位图IGBT欠压保护