40kW高频功率源设计

摘要

高频功率源是回旋加速器的重要组成部分，担负着为粒子的运动提供能量的任务，其工作对加速器运行具有重要的影响。高频功率源的设计在实现大功率输出、稳定频率的同时，不仅要实现对功率源的启动、停止和运行状态的实时监测及记录，还要具有良好的人机交互能力和网络通信能力。
　　在阅读文献资料和了解高频功率源工作原理及其组成的基础上，为满足用户提出的要求，完成了功放系统和控制系统的设计。
　　（1）根据用户的实际要求设计了高频功率放大系统。为了获得足够大的输出功率，采用了由功率分配器和功率合成器组成的四级合成方式，利用多个750W功放模块，实现了高达40kW的功率输出；并针对功放管的散热采用水循环的方式进行了冷却，最终完成了高频功放系统的设计。
　　（2）结合控制系统的要求完成高频功率源的控制系统硬件设计。选择西门子PLC与研华触摸屏组合的方式，设计了以PLC为核心的控制系统硬件组成，实现对高频功率放大系统中的前级功放、末级功放等各个部分的运行状态进行监控，保证控制系统安全可靠地运行，同时利用触摸屏实现人机交互操作。
　　（3）完成控制系统的软件设计。在 Step7软件开发环境下，利用梯形图完成了控制系统的PLC程序设计，主要包括实时数据采集、开关机控制、故障分析处理的设计。选择WINCC作为上位机界面的组态软件，完成了监控界面、系统设置界面和故障显示界面的组态，同时具有历史记录和故障记录查询的功能。
　　经过实验室调试和现场长时间的拷机测试，顺利通过了用户的测试验收。该系统工作稳定可靠、人机界面友好、功能完善，能够满足系统的要求。

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1 绪论

1.1 课题目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要工作及章节安排

2 高频功率源系统总体方案设计

2.1 需求分析

2.2 指标要求

2.3 系统总体方案设计

2.4 小结

3 高频功放系统设计

3.1 高频功放系统简介

3.2 功放模块设计

3.3 功率的分配与合成

3.4 冷却系统设计

3.5 小结

4 控制系统设计与实现

4.1 控制系统要求

4.2 控制系统硬件设计

4.3 控制系统的软件设计与实现

4.4 小结

5 系统调试

5.1 实验室调试

5.2 现场联调

5.3 小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

攻读学位期间参与的科研项目

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