大容量加速器用電磁石電源の内製化

In-house production of a large-capacity power converter for accelerator magnets

渡辺 泰広  ; 中根 雅人*; 井上 正樹*; 吉村 直己*; 弓野 雄一*

Watanabe, Yasuhiro; Nakane, Masato*; Inoue, Masaki*; Yoshimura, Naoki*; Yumino, Yuichi*

シンクロトロンで使用される電磁石電源は、加速する粒子のエネルギーに応じて電流パターンを高精度で制御する必要があり、特に大容量電源の場合、同時に受電側の電力変動や高調波対策が必要になるため高い技術力が要求される。通常、加速器で使用される電磁石電源は、発注仕様書に性能仕様を規定し、受注した製作会社の責任において設計及び製作される。しかし、シンクロトロン用電磁石電源の場合、受注会社が製作した電磁石電源がそのまま使用できることは稀であり、たびたび調整や改造を行いながら運用しているのが実情である。本論文では、3GeVシンクロトロンの六極電磁石電源への適用を目的とした最大電圧2400V、最大電流750A、繰り返し周波数25Hzのシンクロトロン用大容量電磁石電源の内製化に挑戦した。ここで示す内製化とは、電磁石電源の設計(主回路設計、制御回路設計、構造設計)、部品調達、試験検査、ソフトウエア製作を所内で行い、製造は外注会社に図面を提供して製作することである。この電磁石電源は、電源ユニットをモジュール化して直並列接続することにより、任意の定格電圧、電流に対応することが可能である。本電磁石電源を製作するため、IGBT、ドライブ回路、冷却フィン、直流コンデンサを一体化した電源ユニットと、SoC FPGAを使用したディジタル制御回路を開発した。

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