质子治疗装置脉冲电源的研制
缪亚运
学位类型硕士
导师谷鸣
2016
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词质子治疗 脉冲电源 Lc谐振 饱和电抗 Plc
摘要质子束流在空间剂量分布具有布拉格峰特性,质子放射治疗相比于诸多放射治疗方式有其自身的优越性。上海先进质子治疗装置质子储存环中两台凸轨磁铁用于加速器的注入系统,注入系统的目的是将低能输运线过来的质子流通过多圈涂抹的方式注入到质子储存环中。脉冲电源给凸轨磁铁提供励磁电流。凸轨磁铁采用独立电源供电,要求两台脉冲电源脉冲峰值幅度可调和波形一致,且运行可靠。质子注入系统对脉冲电源的参数要求有:快速功率脉冲、脉冲波形的一致性、励磁电流时间抖动、脉冲峰值幅度的重复稳定性。本文介绍了凸轨磁铁脉冲电源及其控制器的研制和测试。通过物理需求确定电源研制方案;电路参数计算,电路设计仿真,元器件的选择,保护电路的设计以及电源的结构设计;电源控制器的硬件、软件设计;电源性能分析和调试,电源控制器与电源的整体调试。整个电源系统由恒流充电电源、主充放电回路、控制器、触发电路、测试装置组成。恒流电源将充电功率传输到主充放电回路。脉冲电源电路采用LC串联谐振作为脉冲成型电路,电路设计可调电感用于调整波形脉宽。晶闸管为电流开关,快恢复二极管串联晶闸管弥补大功率晶闸管的关断延迟和下冲,并增加饱和电抗器抑制励磁电流反向电流尖峰。电源控制器选用PLC控制系统(Programmable Logic Controller),将外部触发信号、联锁和控制信号送到信号调理板,实现对充电电源信号、脉冲电源联锁信号、触发信号的联锁、保护和流程控制。测试结果表明,当励磁电流峰值为3732 A时,励磁电流波形下降沿波形一致性误差小于1%,触发抖动小于±25 ns,励磁电流峰值重复稳定度优于0.1%,反向电流尖峰下降为峰值电流的3.75%,快恢复二极管和饱和电感器对抑制励磁电流反冲的效果明显,满足了设计要求。同时,实现控制器对电源系统的本地和远程控制。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/26104
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
缪亚运. 质子治疗装置脉冲电源的研制[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2016.
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