摘要：北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)采用的是新型冲击磁铁Slotted Pipe Kicker,其结构上要求双极性供电．平衡变压器是实现双极性的关键部件,是解决脉冲源闸流管阴极可直接接地的绝好技术途径．平衡变压器是一种具有特殊用途的高压快脉冲变压器,因此其设计除了要解决高压快脉冲变压器的一般性技术问题外,还必须着重考虑电流平衡度指标．通过理论分析、模拟计算和测试实验证明不平衡电流主要由变压器的励磁电流和磁芯涡流损耗等效电流两部分组成．平衡变压器磁芯材料和几何尺寸选取,以及原副边导体结构设计是实现设计指标的关键所在．样机测试结果与设计计算结果相符,验证了平衡变压器设计理论的正确性,且平衡度D＜1%达到预定指标．

摘要：高重复频率ns级快脉冲电源是粒子加速器超快kicker注入引出技术中有待攻克的关键技术难题。本工作利用计算机仿真和桌面实验等手段从理论上研究了感应叠加技术、射频MOSFET开关及驱动电路技术,并在此基础上设计研制了1台10级感应叠加的快脉冲电源性能样机。经初步测试,10级叠加性能样机在500Hz低频工作条件下,输出脉冲幅度>4.3kV,脉冲前沿<2.8ns,脉冲宽度<9ns,基本达到了预期目标。

摘要：由于BEPCⅡ储存环注入系统对冲击磁铁的设计要求比较高,国际上现有的两种低束流阻抗的冲击磁铁方案都不能完全满足其要求.本文提出的一种新型冲击磁铁方案解决了BEPCⅡ冲击磁铁的设计难题,并且通过样机的成功研制,证明了这种方案对于BEPCⅡ来说是可行的,结构和工艺设计是合理的.

摘要：High time-stability performance of the injection kicker system is important for the Beijing Electron Positron Collider Upgrade Project (BEPCⅡ),with jitter and drift less than±*** order to compensate the delay time drift of thyratron on the kicker pulsed power supply,a drift stabilizer is *** test results meet the demand of design by regulation resolution=1ns,jitter+drift<2ns in 8 *** detailed design of the time-drift stabilizer will be described in this paper.

摘要：针对加速器传统闸流管半正弦冲击磁铁脉冲电源的低重频以及短寿命问题,研制了一种基于LC谐振放电的半正弦感应叠加脉冲电源。脉冲的产生由两种开关配合控制,变压器初级IGBT作为主动脉冲开启开关,次级高压硅堆作为被动脉冲关断开关,这种设计提高了有较长关断延时的大功率IGBT在窄脉冲应用的可能性。电源利用变压器磁芯饱和的特性,通过感应叠加初级二次反向谐振实现储能电容能量的自回收,降低了电路的充电时间以及热损耗。通过结合PSpice软件仿真和电路实验,研制出了一台5级叠加的脉冲电源原理样机。测试结果表明,相较于传统闸流管半正弦脉冲电源,该脉冲电源可实现更高的脉冲重复频率以及更低的功率损耗,可为加速器半正弦冲击磁铁系统提供更多设计选择方案。

摘要：环形正负电子对撞机(CEPC)是一台周长100 km,最高能量为120 GeV的双环对撞机。为了满足不同能量粒子从增强器注入到对撞环,针对W和Z能量模式设计了对撞环离轴注入系统,用于实现束流的累积。为了提高注入效率,兼容不同注入能量,不同束流填充模式,同时尽可能减少注入过程中冲击磁铁对其它束团的扰动,要求对撞环离轴注入冲击磁铁系统是一个上升时间和下降时间小于200 ns,脉冲底宽调节范围为440~2420 ns的梯形波脉冲放电系统。和常见的集中参数型冲击磁铁相比,分布参数型冲击磁铁具有更优越的动态响应特性,适合产生一个前沿更加陡峭、波形更为理想的梯形波脉冲。根据CEPC的束流注入物理需求,完成了一台分布参数型冲击磁铁的物理设计和结构设计,并采用了PSpice和Opera程序进行模拟仿真。设计结果表明:冲击磁铁由26级LC单元结构叠装而成,磁铁总长为1018 mm,磁有效长度为942 mm;在[−20,20]mm磁铁孔径内,磁场强度为0.0421 T,磁场均匀性优于±0.2%;冲击磁铁系统总上升时间(10%~90%)为193 ns,下降时间(90%~10%)为191 ns。理论分析、PSpice程序和Opera程序模拟均验证了磁铁设计方案的可行性。

摘要：加速器技术的发展,对注入引出系统的kicker脉冲电源提出了新的技术要求。注入引出系统冲击磁铁不仅要求脉冲电压高,底宽达到ns量级,还对波形的稳定性和前后残余电压有很高要求。漂移阶跃恢复二极管(DSRD)因其速度快、工作电流大等优点,在ns级脉冲电源中应用前景广泛,但其工作过程中会存在预脉冲等使脉冲波形偏离理想形态的因素。基于一种已有的DSRD脉冲电源,使用非线性传输线对脉冲进行整形,同时对脉冲的前后边沿进行锐化,缩短脉冲边沿的时间,大幅减小脉冲前后的残余电压,提高电源的性能。完成了一台电源样机的设计和实验,实验结果表明,该样机在50Ω负载上产生的脉冲幅值约10 kV,前后边沿时间(10%~90%)约2 ns,底宽(3%~3%)小于8 ns。

摘要：漂移阶跃恢复二极管(DSRD)具有开关速度快、重频高、工作电流大等优点,在脉冲功率技术中很有应用前景。研究了一种基于磁饱和变压器的DSRD泵浦电路拓扑结构,具有体积小、重量轻、可靠性高等特点。根据DSRD的工作要求,采用功率MOSFET作为初级开关,结合磁饱和变压器的升压和磁开关特性,设计了DSRD的泵浦电路。利用Pspice软件对电路进行了仿真分析,验证了电路原理的正确性。在仿真分析的基础上,完成了一台原理样机的设计和电路实验。实验结果表明,该电源样机在前级充电电压800 V条件下,50Ω负载上产生的脉冲幅值大于7 kV,前沿小于4.2 ns(10%~90%),半高宽约10 ns。

摘要：高能同步辐射光源(HEPS)是国内首台第四代同步辐射光源,包括一个储存环、一个增强器以及一个直线加速器。作为典型的低发射度储存环(LER),其动力学孔径远小于物理孔径,对此选择了一种新颖的在轴置换注入方案。其中,增强器负责实现束流从500 MeV到6 GeV的升能。为了降低增强器引出冲击磁铁的冲击强度,在引出环节之前使用4台凸轨磁铁来辅助冲击磁铁完成这一动作。凸轨磁铁磁场波形要求底宽小于1 ms的半正弦波。根据仿真以及测试结果,采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联快恢复二极管的经典LC谐振电路拓扑。此外,设计了能量回收支路,来降低电容在充电过程中功率损耗以及对输出脉冲电流波形的影响。目前,已完成脉冲电源样机的研制与测试,各项结果表明,该脉冲电源能够满足高能光源增强器高能引出系统的各项要求。