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质子加速器中,束流从直线加速器注入快循环同步加速器的过程中,受空间电荷效应影响损失比较严重。中国散裂中子源(CSNS)采用H-剥离凸轨涂抹注入法,将直线加速器发射度较小的束流涂抹到较大的环接受度中,可以增加柬流发射度,改善束流在相空间分布的均匀性,在很大程度上减小因空间电荷效应造成的束流损失。CSNS注入系统采用两台脉冲电源分别驱动4块串联的水平涂抹凸轨磁铁和4块串联的垂直涂抹凸轨磁铁,将直线加速器预加速的H-离子束流经剥离后注入到快循环同步加速器中。物理设计所采用的相空间涂抹方法要求这两台电源输出脉冲电流的下降沿能够灵活地被程序控制。为了能够任意调节脉冲电源输出脉冲电流波形,控制水平和垂直涂抹凸轨磁铁的磁场,获得符合运行模式的稳定磁场结构,维持加速器束流有效注入,有必要研制给定波形发生及显示器对涂抹凸轨磁铁脉冲电源进行波形任意给定和电源输出脉冲电流实时监测。 在调研国内外任意波形产生及显示实现的基础上,本论文从CSNS注入涂抹凸轨磁铁脉冲电源实际应用出发,设计并研制了一套用于注入脉冲电源的给定波形发生及显示器。以PC/Windows作为上位机,FPGA+DSP的嵌入式系统作为前端机的给定波形发生及显示器,具备良好的扩展性,可满足工程中多种场合的需求。 本论文详细论述了CSNS注入脉冲电源的组成、结构和实现原理;注入脉冲电源给定波形发生及显示器系统硬件平台结构设计、逻辑设计和相关应用程序设计。在实验室对数据采集平台、数据存储传输平台和上位机界面进行了调试和测试,并在CSNS现场同注入脉冲电源系统和磁铁系统进行联合调试和测试。 研制的给定波形发生及显示器完成了对注入涂抹凸轨磁铁脉冲电源输出波形的可编程调节控制;具有脉冲电源输出波形任意性、给定波形在线下载性、脉冲电源输出波形显示实时性的特点。测试表明,系统运行稳定,性能优良,总体效果达到了设计指标,在水平和垂直注入涂抹凸轨磁铁上进行磁测调试取得很好结果,为进一步应用到CSNS工程打下良好的基础。