SSRF数字化电源监控与测试的实验研究

摘要

上海光源(SSRF)磁铁电源系统由各类先进的高精度电源组成，是SSRF的重要组成部分。由于磁铁电源属于功率电子学设备，其长期可靠运行是上海光源实现高性能的关键之一。SSRF有各种规格的中小电源约650台，主要电源的稳定度要求达到2×10-5，其它电源的稳定度都在1×10-4以上。电流传感器(DCCT)是电源反馈回路采样和电源测试的一个重要部件之一，对整个电源系统产生关键性的影响。为了满足SSRF电源的高性能要求和适应加速器电源数字化的趋势，SSRF电源采用了国际上最先进的通过数字PWM信号直接调节开关电源的数字化电源控制器。国际上这种数字化电源控制器技术已经在SLS、DIAMOND等加速器装置上得到成功运用。而国内起步较晚，目前国产数字化电源样机已研制成功，正在进行全面测试。
　　 电源系统数字化实现采用了两种方案：1)购买国外数字化电源控制器2)自行研制数字化电源控制器。因此，研制一套可靠的、高性能的数字化电源与DCCT测试系统以及开发数字电源的监控软件具有重要的现实意义。
　　 本论文研究的主要工作和取得成果如下：
　　 1)讨论了SSRF数字化电源的基本结构和电源控制器的通讯协议，采用开发效率高的流行的LabVIEW开发虚拟仪器的一种技术来随时跟进数字电源控制器的研制，进行对控制器的调试与监控。最后，通过串口通讯(RS-232)完成了该数字化电源的监控软件的开发，实现了友好、清晰的人机界面，能够方便的监控数字化电源和修改它的控制参数，满足SSRF数字化电源研制的要求、运行可靠。
　　 2)建立了一套可靠、有效的数字化电源DCCT稳定性与线性度性能测试平台，包括测试方案的确定、硬件的选型与设计以及软件设计，实现了仪器控制和数据采集与记录。
　　 3)建立了一套可靠的、高效能的数字化电源测控系统，包括了SSRF数字化电源稳定性测试方案的确定、硬件的选型、设计与串口RS-232及以太网通信的数字化电源测试程序设计，实现了切换控制多达16台数字化电源及分类同时对多达16台数字化电源的电流稳定性长时间数据采集和记录。
　　 4)针对现有测试系统与远程监控硬件的资源，实现了数字化电源两种巡检模式：远程巡检与本地巡检。
　　 5)本文通过对数字化电源与DCCT测试系统的实验工作，实验结果表明测试系统的I/V转换箱DCCT供电电压以及热电阻Ptl00和J型热电偶传感器对环境温度的探测满足测试要求；测试系统能有效、可靠的测试数字化电源与DCCT，一些实验方法、现象以及数据处理为以后更好的利用数字化电源与DCCT测试平台与测试提供参考。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

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第一章 引言

§1.1同步辐射装置国内外发展现状和趋势

§1.2同步辐射装置的磁铁电源发展与现状

§1.2.1同步辐射装置对磁铁电源性能的要求

§1.2.2同步辐射装置磁铁电源的监控与测试

§1.2.3同步辐射装置磁铁电源控制器数字化的发展趋势

§1.3上海光源磁铁电源系统的现状

§1.4本论文课题来源、研究目的及意义

§1.5本论文研究的内容与结构安排

第二章 基于虚拟仪器技术的数字化电源监控

§2.1虚拟仪器及Labview概述

§2.1.1虚拟仪器

§2.1.2 LabVIEW集成环境

§2.2 SSRF数字化电源系统基本结构

§2.3 SSRF数字化电源控制软件设计

§2.3.1数字化控制器控制通信协议

§2.3.2控制软件通信流程

§2.3.3控制软件用户界面与框图

§2.3.4控制软件用户菜单模式

§2.4本章小结

第三章 基于LabVIEW的数字化电源DCCT测试系统

§3.1数字化电源DCCT测试理论

§3.2数字化电源DCCT测试原理与方案

§3.2.1数字化电源DCCT测试原理

§3.2.2数字化电源DCCT测试方案

§3.3数字化电源DCCT测试硬件设计

§3.3.1虚拟仪器的硬件平台

§3.3.2 DCCT支架与I/V转换箱

§3.4数字化电源DCCT测试软件设计

§3.4.1程控仪器SCPI

§3.4.2数字化电源DCCT稳定性测试软件设计

§3.4.3数字化电源DCCT线性度测试软件设计

§3.5本章小结

第四章 基于LabVIEW的SSRF数字化电源检测系统

§4.1数字化电源测试理论

§4.2数字化电源测试原理与方案

§4.3数字化电源测试硬件设计

§4.4数字化电源测试软件设计

§4.4.1数字化电源测试RS-232通讯控制软件设计

§4.4.2数字化电源测试以太网通讯控制软件设计

§4.5数字化电源的巡检

§4.6本章小结

第五章 数字化电源与DCCT实验与数据处理

§5.1 I/V转换箱DCCT供电电压的影响

§5.2温度传感器温度变化检验

§5.3数字化电源DCUT的测试

§5.3.1稳定性实验

§5.3.2线性度实验

§5.4数字化电源样机的测试

§5.4.1数字化电源测试系统稳定性实验

§5.4.2 PSI卡数字化电源测试

§5.4.3自制卡数字化电源测试

§5.5本章小结

第六章 全文总结

参考文献

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