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中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)是一台循环频率为25Hz的束流能量增强装置,加速器结构以及物理需求等因素决定了其主二、四极磁铁电源系统需要输出带直流偏置的正弦波形的励磁电流,来完成束流在加速过程中的偏转以及聚焦,且电流幅值变化范围较大。 基于串联型怀特电路的负载设备连接方案有效降低了电源系统负载无功能量对加速器电网的扰动,并解决了负载多套磁铁电流精密跟踪的问题。但大量感性设备在25Hz交流电流励磁的工作环境下,给谐振电源的研制、电源性能的保证、以及负载特性的分析都带来了极大难度。 本课题在现有科研成果的基础上,根据CSNS/RCS负载设备参数,确定谐振电源系统设计需求,谐振电源主回路设计方案,推算主回路功率参数,确定功率器件选型,并利用Matlab软件SimPowerSystems功能搭建谐振电源仿真模型,模拟电源运行状态。完成谐振电源系统负载由静态特性到动态特性,由单谐振单元至多谐振单元的分析,并利用PSpice软件搭建电源系统整体仿真模型,辅助确定负载接地方式、以及谐振电容匹配方法,并根据测试结果验证模型可靠性。此外,完成了RCSQPS03的现场调试,测试电源性能指标的同时,对上述分析方法进行了验证。 论文还结合负载网络实际需求,设计、开发了一套基于PLC的谐振单元保护系统,来保证电源系统设备及人身安,目前,该保护系统已正式投入使用。