一种加速器用高压电源系统设计方案

一种加速器用高压电源系统设计方案

0 引言

    该电源系统为加速器供电，包括DC一200～一350kV 60mA主电源、30kV 100mA电源和10V 3A灯丝电源，其中30kV电源和10V电源浮在一350kV电源的高电位上。为了减小电源系统对电网及加速器其它部分的干扰，三相交流市电先经过50kVA隔离变压器再给该电源系统供电。其系统构成电气框图如图l所示。

1 DC一200～一350kV主电源

    该电源为加速器高压电源，输出电压高、功率大，由交流稳压、功率逆变、高压升压及控制、检测、保护等部分组成，如图2所示。

    该电源的关键部分在：1、功率逆变；2、高压部分；3、高压引出部分(即如何将电源的输出高压与加速器对接)。

    1)功率逆变

    由于电源输出功率较大(约20多千瓦)，功率逆变部分采用全桥逆变电路，如图3所示。

    其功率管采用智能型大功率IGBT。

    2)高压部分

    由于电源输出电压高达350kV，高压部分采用两个高压变压器，分别倍压整流，然后叠加，如图4所示。整个高压部分放在一油箱中。

2 DC30kV、100mA(一35kV电位)电源

    该电源输出功率达3 kW，且要求10kV～30kV可调，而其关键点在于该电源输出电压叠加在一350kV主电源上，即要求隔离电位达一350kV。对此，采用方案为：由50kVA隔离变压器来的三相交流电，经5kVA稳压器(电压可调)输入给隔离电位为3．50kV的高压升压变压器，然后整流滤波，输出30kVDC 1OOmA(一350kV电位)。如图1相关部分所示。

3 10V 3A(一350kV电位)灯丝电源

    该电源尽管功率较小，但也要求输出电压可调，其关键点也在于输出电压也要叠加在一350kV主电源上，即要求隔离电位达一350kV。对此采用方案为：由50kVA隔离变压器来的交流电，经0．5kVA输出电压可调的稳压器后，输入给隔离电位为350kV的降压变压器，得到AClOV 3A(一350kV电位)如图l相关部分所示。

4 电源系统结构布局

    按图l所示的系统构成图，根据各个部分所需体积的大小和标准机柜的尺寸：50kVA稳压器为一个机柜；功率变换部分为一个机柜；50kVA三相隔离变压器和5kVA稳压器以及0．5kVA稳压器放在一个机柜。共三个机柜。而一350kV电源的高压变压器、高频高压整流及大功率高压电阻；30kV(一3 5 0kV电位)电源的350kV隔离升压变压器和整流滤波部分，lOV(一350kV电位)灯丝电源的350kV隔离变压器等放在一个油箱里。

5 结束语

    加速器用高压电源系统是其关键的组成部分，本文提出的设计方案对高压电源及高电位电源的设计与开发有实际指导意义。