固態(tài)功率源采用模塊化設(shè)計(jì),具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝和維護(hù)方便,易于級(jí)聯(lián)組合和功率升級(jí)等諸多優(yōu)點(diǎn),在很多加速器中已得到廣泛應(yīng)用。中國加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)25 MeV質(zhì)子超導(dǎo)直線加速器樣機(jī)(CAFe)采用固態(tài)功率源驅(qū)動(dòng)常溫加速結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)腔。固態(tài)功率源整體運(yùn)行情況良好,保障了加速器的束流達(dá)標(biāo)和穩(wěn)定運(yùn)行。但是在運(yùn)行過程中也發(fā)現(xiàn)功率源還存在一些問題。例如,某些功率源功放模塊損壞問題較嚴(yán)重,有可能與其在結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)如功放模塊的反射承受能力的設(shè)計(jì)上存在不足有關(guān);此外,運(yùn)行中還發(fā)現(xiàn)功率源的阻抗失配會(huì)影響低電平系統(tǒng)對(duì)超導(dǎo)腔的幅相穩(wěn)定控制。本文對(duì)以上問題展開研究,對(duì)相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行了具體分析,給出了合理解釋并指出了具體原因。這些工作可為即將進(jìn)行的CiADS(Chinese initiative Accelerator Driven Sub-critical System)固態(tài)功率源設(shè)計(jì)和制作提供有益參考�；谖⒉ňW(wǎng)絡(luò)基本理論并利用信號(hào)流分析方法,推導(dǎo)了固態(tài)功率源多級(jí)功率合成網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)矩陣,得到了各端口間的電壓傳輸系數(shù)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及級(jí)間相移的關(guān)系。結(jié)果表明,級(jí)間相移對(duì)電壓傳輸系數(shù)有重要影響,級(jí)間相移所引起的電壓傳輸系數(shù)的差異在某些情況下會(huì)導(dǎo)致反射功率的非均衡分布。利用功率合成網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)矩陣,分析了在功放模塊不同輸出狀態(tài)和功率源所帶負(fù)載的不同反射狀態(tài)下反射功率在功放模塊間的分配。結(jié)果指出:當(dāng)功放模塊全部處于正常輸出狀態(tài)時(shí),反射功率分配均衡;但是當(dāng)個(gè)別功放模塊出現(xiàn)無輸出故障時(shí),反射功率分配出現(xiàn)失衡現(xiàn)象,對(duì)于一級(jí)合成的功率源,只有故障模塊可能承受過高的反射功率;對(duì)于多級(jí)合成的功率源,故障模塊所在合成支路的所有功放模塊都有可能承受過高的反射功率。當(dāng)負(fù)載端全反射(超導(dǎo)腔經(jīng)常發(fā)生),某些合成結(jié)構(gòu)的反射功率可接近正常全反射的4倍,超過了當(dāng)前功放模塊的反射功率設(shè)計(jì)承受能力。從而為CAFe中出現(xiàn)的功放模塊嚴(yán)重?fù)p毀現(xiàn)象做出了合理的解釋,并且指出了當(dāng)前功率源在設(shè)計(jì)和運(yùn)行上存在的不足之處。功放模塊承受過高的反射功率容易損毀其環(huán)行器,造成該輸入端口的不匹配,進(jìn)而影響反射功率分配和整個(gè)功率源的阻抗特性。本文發(fā)展了一種線性方程組求解方法,與常用的矩陣退化方法相比,可以更為方便的處理復(fù)雜合成網(wǎng)絡(luò)的阻抗失配問題。該方法最后指出當(dāng)模塊阻抗失配時(shí),依然會(huì)出現(xiàn)反射功率分配失衡的現(xiàn)象,此時(shí)不僅有可能造成功放模塊及其輸出電路的損毀,而且有可能造成固態(tài)功率源的輸出急劇下降和功放模塊工作狀態(tài)的改變,進(jìn)而對(duì)超導(dǎo)腔控制帶來困難。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TL507
【部分圖文】：

存在一些不足之處，比如：抗失配能力較差； 波段），高功率（MW）實(shí)現(xiàn)困難；較低的功率源可以被 SSA 替代，并且上世紀(jì)九十年代開始研究固態(tài)放大器，在.5kW 的固態(tài)放大器替換了 SUPER-ACO機(jī)，這兩個(gè)固態(tài)放大器一直正常工作，奠定了基礎(chǔ)，直到 2017 年，全固態(tài)功多的其他加速器設(shè)備，并且實(shí)現(xiàn)了從 FM在幾十 kW 到幾百 kW 不等[13]。

圖 1.2 SOLIEL35kW 固態(tài)功率源Figure1.2 35kW SSA in SOLIEL行器額定承受功率為 500W，該臺(tái)功臺(tái)固態(tài)功率源的冗余度較大，而且不超過 10°，增益變化不超過 2.50 小時(shí)，相對(duì)宕機(jī)時(shí)間只有 2×10-5些小問題，而這些問題在機(jī)器停機(jī)行，這都得宜于該 SSA 模塊化和冗 也進(jìn)行了 180kW 的 SSA 研究，為是該 SSA 使用了 LDMOSLR301 的增益。該 180kW 固態(tài)功率源采出功率為 315W，合成結(jié)構(gòu)全部采

圖 1.2 SOLIEL35kW 固態(tài)功率源Figure1.2 35kW SSA in SOLIEL環(huán)行器額定承受功率為 500W，該臺(tái)功這臺(tái)固態(tài)功率源的冗余度較大，而且該化不超過 10°，增益變化不超過 2.5dB5000 小時(shí)，相對(duì)宕機(jī)時(shí)間只有 2×10-5%一些小問題，而這些問題在機(jī)器停機(jī)時(shí)運(yùn)行，這都得宜于該 SSA 模塊化和冗余IL 也進(jìn)行了 180kW 的 SSA 研究，為 S的是該 SSA 使用了 LDMOSLR301 晶更高的增益。該 180kW 固態(tài)功率源采用輸出功率為 315W，合成結(jié)構(gòu)全部采用
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本文編號(hào)：2870856