数字化LLRF频调控制的改进设计

• 作 者: 张瑞
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

高频低电平控制系统(LLRF)作为高频系统重要的组成部分,其功能在于稳定高频腔的频率以及高频信号的幅度和相位。LLRF技术经历了模拟控制、模拟加数字的混合控制和正在快速发展的全数字化控制三大阶段。上海光源储存环高频低电平控制系统采用了基于现场可编程门阵列(FPGA)的全数字化控制技术。　　
频调环路作为低电平控制中的一个基本反馈环路,其目的在于稳定高频腔的频率。在实际的运行中只有保证频调环正确调谐,幅度、相位环才能正常工作。因此设计一套响应速度快、稳定性好的调谐系统很有必要。　　
本设计是在现有马达控制器SM-D02功能的基础上,针对现有马达控制的响应速度慢、备件价格高等因素,设计了一套实用的、灵活性高的备用马达控制系统。硬件设计是以低电平控制器采用的FPGA为核心部件,采用响应频率高的马达驱动器以及调谐限位开关等器件构成硬件回路,并在马达驱动器机箱上设置了相应的信号接口电路。软件设计以QUARTUSⅡ为平台,采用VerilogHDL硬件描述语言分别设计了开环和闭环两种模式下具有联锁保护功能的二相步进电机的控制算法。在算法中,实现了以低频启动,逐步升频到所需的工作频率。其中,启动频率,升频的步长,和最终的运行频率可以在线调节,并给出了仿真结果。最后设计了实验测试装置,对该系统进行功能和性能测试。