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中国散裂中子源CSNS(China Spallation Neutron Source)是计划建设的我国的第一台散裂中子源项目,也是发展中国家的第一台散裂中子源,其建成将进入世界四大散裂中子源的行列,为我国多学科领域的创新提供一个先进的实验工具,同时,也为大型质子加速器的相关技术提供难得的发展机遇.CSNS直线加速器(Linac)低电平控制系统是直线加速器高频功率源的重要组成部分,它的功能主要包括3个部分:控制Linac加速腔高频场的幅度和相位稳定性,为RCS环提供高品质的H-离子流；控制加速腔的谐振频率,使其在设定的频率范围内波动；高功率联锁保护功能,保护高频功率源系统安全稳定的运行,减少直线加速器高频系统故障带来的停机维护时间。
CSNS直线加速器高频LLRF控制系统采用国际加速器RF控制领域最先进的数字I/Q控制技术,系统核心的数字控制部分在ALTERA的FPGA中完成。本论文首先结合国际上相关加速器RF低电平控制系统的特点,提出了CSNS直线加速器高频LLRF的技术方案,据此建立了该系统的数学模型,采用simulink仿真工具对系统模型进行了理论分析和仿真.随后介绍了在高能所ADS项目RFQ加速器上搭建的CSNS直线加速器高频数字LLRF控制系统性能样机的硬件组成及软件算法,重点阐述了数字I/Q控制的过程,并给出了RFQ加速器上实测的相关实验结果。最后介绍了功率监测和高功率联锁保护系统以及工控机上的数字LLRF远程控制界面的设计。
本论文对CSNS直线加速器高频数字LLRF控制系统从理论设计到工程实现进行了全面深入的研究,其结果对CSNS直线加速器RF控制系统的研发具有重要的意义,为将来CSNS直线加速器高频数字LLRF控制系统实际工程的设计进行了相关的技术储备。