[毕业论文]医用重离子加速器电源专用数字调节器研究与设计.doc

摘要 I 摘要 随着重离子治癌的发展，重离子加速器对电源系统的性能指标要求越来越 高，同时数字技术也逐渐成为加速器电源发展的趋势。本文针对医用重离子加 速器电源的特殊要求，设计了标准化软硬件数字电源调节器方案，使之不仅适 用医用重离子加速器电源系统，也适用于其他大型重离子加速器装置。 本文通过对加速器开关电源常用拓扑运行原理和运行方式的研究，得出医 用重离子加速器电源对调节器软硬件的需求。由此介绍了以EP2C70FPGA为核 心的数字电源调节器硬件的相关解决方案。在这个通用的数字电源硬件平台上， 进行了数字调节器的软件设计：采用硬件描述性语言描述的数字调节器元件结 合同步光纤组件定制基于NiosII双核的全新结构的SOPC系统，并通过静态的 大容量存储器设计以及乒乓流水操作，完美地解决了重离子加速器数字电源脉 冲运行的要求。提出了两种数字脉冲电源跟踪误差的测量方法，并在一台样机 电源上进行测试，测试结果表明电源性能满足重离子加速器要求。 本文提出的重离子加速器电源数字调节器方案，为下一步研发数字化三角波 扫描电源以及实现束流闭轨校正提供了重要的参考资料。 关键词：加速器，调节器，数字电源，脉冲，FPGA ABSTRACT II ABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACT ResearchResearchResearchResearchandandandandDesignDesignDesignDesignofofofofDedicatedDedicatedDedicatedDedicatedDigitalDigitalDigitalDigitalPowerPowerPowerPowerSupplySupplySupplySupplyRegulatorRegulatorRegulatorRegulator forforforforMedicalMedicalMedicalMedicalHeavyHeavyHeavyHeavyionionionionAcceleratorAcceleratorAcceleratorAccelerator RongkunWang(Nucleartechnologyandapplication) DirectedbyDaqingGao Withthedevelopmentoftheheavyioncancertreatment,theperformance requirementsofpowersupplysystemonheavyionacceleratoraremoreandmore high.Atthesametime,digitaltechnologyhasalsograduallybecomethetrendofthe developmentofthepowersupplyonaccelerator.Thispaperproposedthe standardizedhardwareandsoftwaredesignofdigitalpowerregulator,basedonthe specialrequirementsofmedicalheavyionacceleratorpowersupply,whichisnot onlyapplicabletomedicalheavyionacceleratorpowersupply,canalsobeappliedto otherlargeheavyionacceleratordevices. Basedontheresearchoftheacceleratorswitchpowersupplies’topology principleandoperationmode,thispaperconcludedthehardwareandsoftware demandofmedicalheavyionacceleratorpowersupplydigitalregulator.Thusthe hardwarerelatedsolutionsofdigitalpowersupplyregulatorwiththecoredevice EP2C70FPGAareintroduced.Inthisgeneralhardwareplatform,thesoftwareof digitalregulatorisdesigned:digitalregulatorcomponentandsynchronizationoptical componentwhichisdescribebyHardwareDescriptiveLanguage,customizeanew structureofSOPCsystembasedondualNiosIIpr