Aplicación de la solución de energía del sistema MEAN WELL: sistema de suministro de energía de ultra alto voltaje para la instalación de fuente de luz de sincrotrón
ESTUDIO DE CASO PROBADO
En 2020, la solución de energía del sistema de MEAN WELL ganó con éxito un contrato de licitación del gobierno para el sincrotrón de fuente de fotones (TPS) de Taiwán, como sistema de suministro de energía de DC para el sistema amplificador de RF dentro del sincrotrón. Este sistema de energía proporciona energía ultra alta para acelerar los electrones hasta casi la velocidad de la luz. La figura 1 muestra una estructura de anillo común de un acelerador síncrono (de electrones). El lado interior es un anillo de refuerzo y el lado exterior es un anillo de almacenamiento del que se ramifican múltiples estaciones experimentales.
APLICACIÓN DE SINCROTRÓN
El brillo ultra alto y el espectro de ancho de banda amplio de la fuente de luz (desde el infrarrojo lejano hasta los rayos X duros) generados por el sincrotrón se pueden utilizar ampliamente para experimentos en los campos de la física, la química, los materiales, la ingeniería química, la biología, la medicina y la geología. , arqueología, protección ambiental, energía, electrónica, sistemas microelectromecánicos (MEMS), dispositivos a nano escala, etc. Además, es una herramienta indispensable para la investigación científica fundamental de vanguardia, la tecnología biomédica y las aplicaciones industriales en el siglo XXI. Ha contribuido al estudio de los materiales de litio logrando una batería de larga duración que es esencial para el mercado mundial de vehículos eléctricos en la actualidad.
La Figura 2 muestra la ilustración del sincrotrón de TPS para el cual consiste principalmente en Acelerador Lineal (LINAC), Booster Ring y Storage Ring. La fuente produce las partículas que se impulsan a toda velocidad en un LINAC antes de que se inyecten en un anillo de refuerzo para acelerar aún más. Luego, los haces de partículas ingresan al anillo de almacenamiento, que mantiene su velocidad. En caso de que los haces de partículas se desvíen a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, emite parte de la energía como radiación de sincrotrón en forma de ondas electromagnéticas. Según los requisitos, los haces super brillantes se desvían hacia la línea de luz para realizar el experimento o la aplicación en la estación final. El sistema amplificador de RF es para compensar la pérdida de potencia de los haces de partículas en el anillo de almacenamiento debido a la emisión de radiación de sincrotrón mediante la cual una señal captada en el anillo puede amplificarse y retroalimentarse en el ángulo del lado opuesto del anillo en fase dedicada. El circuito de retroalimentación ayuda a reducir el tamaño y la distribución de energía. La solución de alimentación del sistema MEAN WELL se instala y aplica como fuente de alimentación de DC para el sistema amplificador de RF en el anillo de almacenamiento.
El plan del proyecto es utilizar varios conjuntos de sistemas de suministro de energía de alta potencia de 96kW que se muestran en la Figura 3. La salida del sistema de energía es para impulsar los grupos de amplificadores de potencia de RF de estado sólido que se muestran en la Figura 4, que genera energía de alta frecuencia para impulsar electrones para viajar a casi la velocidad de la luz que se muestra en la Figura 5. ¡La potencia de DC de salida máxima de todo el sistema es de hasta 800kW!
Para igualar la potencia de RF requerida por el anillo de almacenamiento y la mejor eficiencia energética, el voltaje de salida del sistema de alimentación debe ser ajustable entre un rango de modulación de 42 V DC a 54 V DC para cada punto operativo con un nivel de potencia de RF específico para lograr el mejor resultado. La serie DRP-3200 equipada con CANbus, protocolo de comunicación digital, puede lograr el requisito de ajuste de voltaje preciso.
Además, el voltaje del bus de cada conjunto de sistemas de energía debe ajustarse sincrónicamente durante los experimentos, siempre que no estén conectados en paralelo. Para lograrlo, los controladores externos están implementados para el control remoto. Otro desafío es que la precisión de la potencia de salida se limita a +/- 1 % después del recorte. Para lograrlo, la fuente de alimentación con diseño totalmente digital y protocolo de comunicación hace posible controlar y monitorear el sistema de forma remota a través de Ethernet.
Otro factor importante por el que se seleccionó el DRP-3200-48 es por su eficiencia extremadamente alta, que está en línea con las tendencias internacionales para el ahorro de energía y la protección del medio ambiente. Un aumento del 0,5% en la eficiencia de cada fuente de alimentación individual en un sistema de 800kW, traerá un resultado económico sustancial y un beneficio en el caso de una operación a largo plazo.
INGREDIENTES DE MEAN WELL System Power Solution
MEAN WELL utiliza tecnología actualizada para crear una solución de alimentación del sistema que incluye: la serie DRP-3200 como módulo de alimentación con diseño completamente digital, DHP-1UT-A 1U como estante de alimentación, CMU2 como controlador de alimentación y gabinete de bastidor estándar de 19 pulgadas . La potencia de salida total es de hasta 128kW.
BENEFICIOS DE LA SOLUCIÓN DE ENERGÍA DEL SISTEMA
- Solución integrada: admite la comunicación digital siempre que los parámetros clave del sistema de energía puedan controlarse y monitorearse a través del controlador de forma remota para simplificar el trabajo de administración de energía.
- Fácil mantenimiento: admite la función de intercambio en caliente para que el módulo se pueda instalar y reemplazar rápidamente.
- Escalabilidad de potencia: escala desde 12,8kW hasta 128kW soluciones de alta potencia adecuadas para diferentes industrias y aplicaciones donde se requiera la configuración de parámetros.
Si tiene alguna pregunta sobre las soluciones de energía del sistema de ultra alta potencia presentadas por MEAN WELL, ¡bienvenido a ponerse en contacto con nuestros ingenieros de servicio técnico en cualquier momento!
REFERENCIAS
- https://www.nsrrc.org.tw/Chinese/acceleratorTPS.aspx
- https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_synchrotron_radiation_facilities
- https://zh.wikipedia.org/wiki/同步加速器
- https://en.wikipedia.org/wiki/Synchrotron
- https://en.wikipedia.org/wiki/Particle_accelerator
- https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_frecuencia
- https://iknow.stpi.narl.org.tw/Post/Read.aspx?PostID=12713
- https://buzzorange.com/techorange/2018/03/29/nsrrc-tls-tps/
- “LA COMISIÓN DE UN AMPLIFICADOR DE ESTADO SÓLIDO DE 500 MHz Y 80 KW HECHO EN CASA EN NSRRC”. https://inspirehep.net/files/afc450fdc0f9c81b455a5142bb3c542f
