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基于现场可编程门阵列的数字调节器设计

原子能科学技术 2009年第9期43卷 780-784页

作者：龙锋利程健中国科学院高能物理研究所北京100049

根据磁铁稳流电源闭环控制的基本原理,将模拟调节器及相关的外围控制电路采用全数字化控制技术,并通过嵌入数字信号处理模块的现场可编程门阵列(FPGA)来实现,设计了数字调节器(DRL)。通过样机试验证明,该数字调节器可实现对电源的全数... 详细信息

根据磁铁稳流电源闭环控制的基本原理,将模拟调节器及相关的外围控制电路采用全数字化控制技术,并通过嵌入数字信号处理模块的现场可编程门阵列(FPGA)来实现,设计了数字调节器(DRL)。通过样机试验证明,该数字调节器可实现对电源的全数字化调节和控制,满足多数加速器对静态磁铁稳流电源的控制需求。

关键词：加速器磁铁电源闭环控制数字调节器现场可编程门阵列

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加速器磁铁稳流电源的自适应型控制器设计

原子能科学技术 2017年第6期51卷 1116-1122页

作者：疏坤龙锋利韩超中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049

本文通过在电源数控硬件平台上集成系统辨识模块对被控对象进行辨识,并使用集成于FPGA的软处理器来完成数据处理和参数计算,设计并完成了一种能适应负载变化且参数自整定的智能型控制器,其控制参数自动根据负载特性整定,不需人为干预。... 详细信息

本文通过在电源数控硬件平台上集成系统辨识模块对被控对象进行辨识,并使用集成于FPGA的软处理器来完成数据处理和参数计算,设计并完成了一种能适应负载变化且参数自整定的智能型控制器,其控制参数自动根据负载特性整定,不需人为干预。该控制器已在加速器磁铁电源上进行了测试,其主要技术指标满足使用要求。

关键词：磁铁电源系统辨识优化控制自适应控制器

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高能同步辐射光源储存环快校正磁铁电源设计

原子能科学技术 2020年第11期54卷 2252-2257页

作者：刘鹏龙锋利李洋韩超中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049

高能同步辐射光源(HEPS)具有0.1 nm·rad的超低发射度,对束流稳定度提出了较高要求,研制1台高性能快校正磁铁电源用来提高快速轨道反馈系统(FOFB)的性能以提升束流稳定度。电源样机采用新颖的多电平级联拓扑结构提升电源样机的动态性能... 详细信息

高能同步辐射光源(HEPS)具有0.1 nm·rad的超低发射度,对束流稳定度提出了较高要求,研制1台高性能快校正磁铁电源用来提高快速轨道反馈系统(FOFB)的性能以提升束流稳定度。电源样机采用新颖的多电平级联拓扑结构提升电源样机的动态性能,使用基于数字控制的新颖控制方法实现样机的动态性能提升。软件仿真与样机试验数据证明,电源样机具有10 kHz小信号带宽、电源阶跃响应时间小于70μs、输出电流纹波低于20 ppm,电源样机可很好地满足HEPS建设需求。

关键词：高能同步辐射光源快校正磁铁电源全数字控制高带宽低输出电流纹波

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高能同步辐射光源电源远控系统设计

核电子学与探测技术 2022年第2期42卷 210-216页

作者：朱立新程司农姚自明储中明龙锋利北京师范大学互联网教育智能技术及应用国家工程实验室北京100875 中国科学院高能物理研究所北京100049

高能同步辐射光源HEPS采用了2800多个数字化电源,由第二代数字电源控制器DPSCMI来提供网络通信接口,软件协议采用了MODBUS TCP/IP协议.DPSCM主要由FPGA及其电源控制的固件程序构成.电源远程控制系统方案采用了基于服务器的IOC硬件设备,... 详细信息

高能同步辐射光源HEPS采用了2800多个数字化电源,由第二代数字电源控制器DPSCMI来提供网络通信接口,软件协议采用了MODBUS TCP/IP协议.DPSCM主要由FPGA及其电源控制的固件程序构成.电源远程控制系统方案采用了基于服务器的IOC硬件设备,软件基于EPICS分布式控制系统,同时开发了数字电源控制程序.基于目前搭建的HEPS电源远程控制系统,运行调试结果证明目前该电源控制系统方案结构简单、网络通信快捷、稳定性好,能够满足物理性能的需求.

关键词：高能同步辐射光源数字电源控制模块 EPICS 电源远程控制

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加速器磁铁电源的被控对象辨识模块设计

核技术 2017年第1期40卷 50-56页

作者：疏坤龙锋利中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049

国内加速器磁铁电源的控制策略基本上以比例-积分-微分(Proportion-Integral-Derivative,PID)控制为主,对被控对象的处理是基于物理模型归纳传递函数,并在此基础上设计控制器。该方法受制于物理模型中元器件参数的不精确性和结构上的不... 详细信息

国内加速器磁铁电源的控制策略基本上以比例-积分-微分(Proportion-Integral-Derivative,PID)控制为主,对被控对象的处理是基于物理模型归纳传递函数,并在此基础上设计控制器。该方法受制于物理模型中元器件参数的不精确性和结构上的不确定性,更重要的是控制器设计一般不关注被控对象的内部机理而是其输入输出(Input-output,I/O)特性。本文提出一种可工作于电源数控平台上的辨识建模方法,其表现出了更好的实时性、适用性和通用性。借助一类子空间模型辨识方法(Multivariable Output Error State s Pace,MOESP),在现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上有针对性地设计模块,并使用可编程片上系统(System On a Programmable Chip,SOPC)集成软核处理器来完成数据处理和参数计算。基于北京正负电子对撞机II期(Beijing Electron Positron Collider II,BEPCII)和加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)磁铁电源数控平台的被控对象辨识模块已成功运用在BEPCII和ADS电源样机上。经过严格的测试表明,辨识模型可以对电源的实际输出电流作出较精确的预报。该辨识模块易于使用,为控制系统设计提供了关键信息,适用于各种特性的负载。

关键词：加速器磁铁电源子空间模型辨识状态空间模型现场可编程逻辑门阵列可编程片上系统

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直流电流传感器高精度校准系统设计

原子能科学技术 2020年第1期54卷 166-171页

作者：韩超龙锋利程健郜垚中国科学院高能物理研究所

直流电流传感器(DCCT)的测量精度是高精度直流稳流电源输出电流精度的关键影响因素之一。针对DCCT优于1×10^-5的电流测量精度,本文提出了一种通过用高准确度的直流比较仪(DCC)测量电阻原理设计的校准系统,可实现DCCT 0~400 A测量范围... 详细信息

直流电流传感器(DCCT)的测量精度是高精度直流稳流电源输出电流精度的关键影响因素之一。针对DCCT优于1×10^-5的电流测量精度,本文提出了一种通过用高准确度的直流比较仪(DCC)测量电阻原理设计的校准系统,可实现DCCT 0~400 A测量范围内的高精度校准,且在整个校准范围内系统测量的相对不确定度优于1.1 ppm。通过实验测试DCCT的准确度和线性度验证了整个校准系统的精度,为进一步提高磁铁电源的电流精度提供了保障。

关键词：直流电流传感器校准高精度直流比较仪电桥

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功率因数校正的数字化控制

原子能科学技术 2009年第7期43卷 654-657页

作者：江良伟龙锋利程健中国科学院高能物理研究所北京100049

高能加速器的电源系统是加速器最大的电能使用系统,提高加速器的运行效率和经济性一直是电源系统的目标。为提高开关电源的功率因数,在数字化开关稳流电源的基础上,设计了一种功率因数校正(PFC)的数字控制方案。重点阐述了基于硬件描述... 详细信息

高能加速器的电源系统是加速器最大的电能使用系统,提高加速器的运行效率和经济性一直是电源系统的目标。为提高开关电源的功率因数,在数字化开关稳流电源的基础上,设计了一种功率因数校正(PFC)的数字控制方案。重点阐述了基于硬件描述语言(VHDL)的数字控制环的算法、多通道模数转换器(ADC)的控制和脉宽调制(PWM)信号的产生,以及如何将其作为片上系统的用户外设。经测试表明,该方案有效地提高了开关电源的功率因数,达到了预期的设计目标。

关键词：功率因数校正数字化控制现场可编程门阵列片上可编程系统用户外设

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高精度稳流电源的网络化检测系统

原子能科学技术 2006年第2期40卷 249-251页

作者：龙锋利张旌陈斌程健中国科学院高能物理研究所北京100049

利用24位高精度宽动态范围Δ-Σ模数转换器ADS1210和CAN总线技术,研制了高精度稳流电源网络化检测系统。应用该系统测试了北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)的电源工程样机,并与数字电压表的测试结果进行了比较。试验结果表明,该... 详细信息

利用24位高精度宽动态范围Δ-Σ模数转换器ADS1210和CAN总线技术,研制了高精度稳流电源网络化检测系统。应用该系统测试了北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)的电源工程样机,并与数字电压表的测试结果进行了比较。试验结果表明,该系统能够满足测试BEPCⅡ高精度稳流电源的需求。

关键词：模数转换器 CAN总线稳定度测试网络化检测

用于磁场测量的高精度500A/30V零压开关直流稳流电源

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原子能科学技术 2004年第5期38卷 474-476页

作者：程健王放安张旌陈斌陈素颖龙锋利中国科学院高能物理研究所北京100039

研制了一种带有无源辅助网络的全桥移相脉宽调制零压开关(FB PSPWMZVS)高精度磁铁稳流电源,并在电磁铁磁场测量中得到应用,其电流稳定度在8h内优于±1×10-4。

关键词：开关磁场测量稳流电源直流全桥移相脉宽调制 PWM ZVS 高精度电流稳定度