上海光源（SSRF）是一臺高性能的第三代同步輻射光源，2009年5月起正式對用戶開放，其性能指標(biāo)位居世界前列。上海光源增強器高頻低電平控制器的作用是調(diào)節(jié)高頻腔壓（ramping），穩(wěn)定高頻腔腔壓的幅度和相位，控制高頻腔的頻率和場平坦度。增強器高頻低電平控制器的性能優(yōu)劣影響著增強器諸多重要技術(shù)指標(biāo)，如束流品質(zhì)和注入效率等。建設(shè)初期，上海光源增強器高頻低電平控制器由于工程時間節(jié)點的限制，從德國引進已商業(yè)化的模擬控制系統(tǒng)，性能參數(shù)符合當(dāng)時的技術(shù)指標(biāo)、且運行尚佳，但也存在不足，如在故障處理和設(shè)備維護維修等方面。隨著數(shù)字化低電平技術(shù)的發(fā)展及上海光源儲存環(huán)高頻自主研發(fā)的數(shù)字化低電平控制器的穩(wěn)定運行，上海光源增強器高頻低電平控制的數(shù)字化已具備重要的技術(shù)基礎(chǔ)，同時由于模擬控制系統(tǒng)隨著運行多年的老化必須進行必要的更新及換代（數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用）。本論文首先從分析上海光源增強器高頻系統(tǒng)的5-cell常溫腔及微波系統(tǒng)的等效電路模型入手，引入高頻腔及PI控制器的傳遞函數(shù)。然后，討論系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性，給出系統(tǒng)參數(shù)極限和優(yōu)化值。同時，分析了閉環(huán)系統(tǒng)的時間響應(yīng)等重要參數(shù)隨PI參數(shù)設(shè)置的影響。其次，構(gòu)建上海光源增強器高... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

LBNL數(shù)字信號處理硬件平臺升級

[17]。圖1-4 美國散裂中子源低電平控制器的結(jié)構(gòu)框圖圖 1-4 為 美 國 散 裂 中 子 源 低 電 平 控 制 器 的 結(jié) 構(gòu) 框 圖 。 SNS 采 用ADC/FPGA/DAC結(jié)構(gòu)。其核心部件為現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA：由最初的XC2S150換成XC2V1500)以及高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。在FPGA中，處理數(shù)據(jù)只需6個時鐘周期，效率高。第三代高頻低電平控制器的環(huán)路實現(xiàn)控制精度很高，其中相位穩(wěn)定度達到0.2度，幅度穩(wěn)定度達到0.2%。1.2.1.2 ALBA 增強器模擬低電平控制系統(tǒng)ALBA增強器的工作頻率為499.654MHz，重復(fù)頻率為3Hz，實現(xiàn)將直線加速器注入的100MeV電子能量增能到3GeV的加速器系統(tǒng)。ALBA增強器高頻包含一

引言臺ACCEL研制的5-cell PETRA常溫腔和一臺38KV，4A的高頻功率源。為了提高注入效率和束流的穩(wěn)定性，ALBA增強器高頻系統(tǒng)在一個周期內(nèi)須將5-cell常溫腔腔壓由0.1MV加速到1MV，最大射頻功率輸出為40kW。ALBA增強器高頻模擬低電平控制系統(tǒng)是基于調(diào)制/解調(diào)(I/Q)技術(shù)。圖1-5為ALBA增強器高頻模擬低電平的幅度相位環(huán)路控制框圖[18][19][20][21]。從圖1-5可知，從5-cell常溫腔第3個cell耦合出來的功率信號經(jīng)IQ解調(diào)板卡(采用的為AD8348和AD8130)后分解成同相(I)和正交(Q)信號，此I信號和Q信號與設(shè)置值進行比較，采用PID前饋控制環(huán)路對比較誤差進行校正。為了補償回路中的延遲，防止環(huán)路變得不穩(wěn)定，校正后的I信號和Q信號須旋轉(zhuǎn)移相。IQ信號經(jīng)正交調(diào)制器AD8345后轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出，此輸出作為預(yù)置放大器的輸入。ALBA增強器高頻模擬低電平控制系統(tǒng)幅度和相位穩(wěn)定度達到±1%和±1o以內(nèi)。

【參考文獻】：
期刊論文
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