Инженеры Томского политехнического университета (ТПУ) создали опытный образец программно-управляемого источника тока FC (Fast Corrector) для быстрых корректирующих магнитов мегасайенс-проекта по созданию синхротронного комплекса «СИЛА». Такой источник нужен, чтобы оперативно менять магнитное поле и корректировать траекторию пучка заряженных частиц.
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. Интеграцией источников питания в систему автоматизации и управления установкой «СИЛА» занимаются инженеры отделения ядерно-топливного цикла Инженерной школы ядерных технологий.
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. 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», — рассказал директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Павел Баранов.
Следующим этапом, по словам ученых, 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.
