高精度加速器特种磁铁电源的研究张希泰1,王有云2,党怀东2,杨荣2（1.兰州长城电工股份有限责任公司，甘肃兰州7300002.天水电气传动研究所有限责任公司，甘肃天水741018）摘要：针对同步加速器系统中小电感、大电流特种磁铁对电源的高稳定度、低纹波的严格要求，提出了一种基于两级BuckChopper电路串联的多相多重化的拓扑结构，分析了其工作原理。试验结果表明,该方案满足了同步加速器特种磁铁对电源的高要求。关键词：磁铁；高稳定度；低纹波；多相多重化：T61文献标识码：AResearchfortheHighPrecisionPowerSupplyforSpecialMagnetoftheSynchrotronZHANGXi-tai1,WANGYou-yun2,DANGHuai-dong2,YANGrong2(1.LanzhouGreatWallElectricalco.,LTDLanzhou730000,China2.TianshuiElectricDriveResearchInstituteCo.,Ltd,Tianshui741018,China)Abstract:Insynchrotron,afewspecialmagnetwhichwithlowinductanceandhighworkingcurrenthasextremelyrequirementsforthepowersupply,itneedhighstabilizedoutputcurrentandlowvoltageripple.Amultiphaseandmultipleconfigurationtopologybasedontwobuckchopperinparallelisresearchedinthispaper,thetestresultsindicatesthisschemecanfulfilthespecialrequirements.Keywords:lowinductance;high-precision;lowvoltageripple;multiphaseandmultipleconfiguration1.引言随着电力电子技术的迅速发展，高频开关电源的应用已越来越广泛。特别是近年来基础物理研究在工业和医疗上越来越多的应用，我国加大了各种加速器的建设，这就需要高性能的加速器磁铁电源。加速器物理研究领域，常常需要具有大电流（2000A左右）输出能力的稳流电源向小电感（≤1mH）的磁铁供给励磁电流，这些应用要求电源的输出电流具有很高的稳定度（10-4-10-5）和1作者简介：张希泰：男，陕西户县人，1962年11月生，高级工程师，硕士，研究方向为中压电器、高精度加速器特种电源1极低的电压纹波（10-3-10-4）[1]。高精度的加速器磁铁电源过去常采用线性调整管或晶闸管整流电源[2]。线性调整管存在着能量损耗大、效率低、成本高等缺点，不适合用于大功率大电流场合。晶闸管整流电源容量大、系统结构简单，但负载中的谐波（特征谐波和非特征谐波）导致无源（有源）滤波器中负担加重，增加了电源的成本和体积，随着IGBT等开关器件的不断发展，其电流、电压等级不断提高，可以使用IGBT开关器件组成高精度的同步加速器磁铁电源（大、中、小容量均可），这种电源采用H桥PWM斩波或BuckChopper电路来调节输出电压和电流，经高频无源LC滤波，负载上就能得到电流纹波极小的直流电流。本文提出了用IGBT开关器件组成的基于两级BuckChopper电路多相多重化的拓扑结构，来组成大电流、高精度的直流稳流电源，并进行系统设计和实验结果表明：系统设计合理，动态响应快、精度高、效率高、成本低、体积小，可以满足加速器特种磁铁对负载电源的要求。2.两级BuckChopper电路串联的多相多重拓扑结构及其控制电路2.1主回路本文所述的两级BuckChopper电路串联的多相多重拓扑结构的主电路简图如图2-1所示。其工作原理是：2图2-1主电路简图三相电源经断路器Q接入进线滤波器U11～U14，进线滤波器用来衰减电网与电源间彼此的噪声干扰。变压器T1～T4副边绕组彼此移相15°，三相整流器A1、A2串联构成12脉波整流，A3、A4串联也构成12脉波整流，从电网侧观察这两个12脉波整流则是组成了24脉波整流，这将大大减少电网谐波、提高功率因数。三相整流器A1～A4和滤波电感L1、L2，储能电容C11～C14一起构成两路电压源，为前级降压斩波电路A5～A8供电。前级降压斩波电路A5～A8采用BuckChopper，4个BuckChopper分两对并联，使用电压闭环控制，以保证后级A9、A10和A11、A12输入电压相等且相对恒定。3图2-2控制电路简图后级降压斩波电路A9～A12也采用BuckChopper结构，4个BuckChopper并联输出负载电流。与前级降压斩波电路不同的是，后级4个BuckChopper使用均流控制和移相倍频控制技术，采用BuckChopper电路多相多重化的拓扑结构[3]。2.2控制回路控制电路如图3-2所示，其工作原理是：首先，电流给定基准信号送入一比例器转...