منبع تغذیه شارژ فرکانس-تکرار فشار قوی برای لیرز پالسی

منبع تغذیه شارژ فرکانس-تکرار فشار قوی برای لیرز پالسی

چکیده: با توجه به استفاده گسترده از لیرز در صنعت، کشاورزی، پزشکی و نظامی، نیاز به منبع تغذیه تحریک قبلی آن بیشتر و بیشتر می‌گردد. در این مقاله، منبع تغذیه شارژ کننده فرکانس – تکرار فشار قوی مورد استفاده در لیرز پالسی شرح داده می‌شود که از اصل تشدید سری و تبدیل الکترونیک قدرت استفاده می‌کند. علاوه بر آن از یک ترانسفورماتور فشار قوی فرکانس بالا و یکسو کننده سیلیکونی فشار قوی برای بدست آوردن ولتاژ DC استفاده می‌شود که توان خروجی آن می‌تواند به 20 KW برسد. سیستم کنترل منبع تغذیه براساس پردازنده سیگنال دیجیتال است، بطوری‌که می‌توان ولتاژ خروجی را بین 0 و 30 KV و فرکانس تکرار را بین 1 و 100 Hz تنظیم نمود. برخی از توابع مانند دو حالت کنترل شامل کنترل از راه دور با PC و کنترل محلی با صفحه کلید طراحی شده‌اند. برای افزایش کاربرد این منبع تغذیه، یک واسط خارجی کنترل تریگر نیز برای کنترل همزمان منبع تغذیه و سایر تجهیزات سیستم لیزر پالسی در نظر گرفته شده است. در این آزمایش، منبع تغذیه شرح داده شده در مقاله بعنوان منبع تغذیه تحریک قبلی لیزر پالسی بکار برده شده است. نتایج حاصل از این آزمایش نشان می‌دهد که منبع تغذیه می‌تواند بطور موثر کار کند.

واژه‌های راهنما (کلمات کاربردی): سیستم کنترل، پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP)، سازگاری الکترومغناطیسی، منبع تغذیه شارژ کننده فرکانس تکرار فشار قوی (HVRFCPS)، لیزر پالسی

  1. مقدمه

با توسعه علم و فنآوری، لیزر پالسی بطور گسترده در صنایع، کشاورزی، پزشکی و نظامی مورد استفاده قرار می‌گیرد . منبع تغذیه لیزر پالسی، بخش مهمی از سیستم لیزر است زیرا بطور مستقیم بر بازدهی تبدیل لیزر، پایداری خروجی، حجم کل سیستم و طول عمر لیزر اثر می‌گذارد. الزامات منبع تغذیه رایج لیزر اساسا عملکرد خوب، حجم کوچک، وزن سبک، قابلیت اطمینان بالا و پایداری خوب است. اما برای کاربردهای مختلف لیزر، به منبع تغذیه خاصی نیاز است که نه تنها پاسخگوی شرایط فوق بلکه نیازهایی مانند تنظیم ولتاژ شارژ، تنظیم فرکانس دشارژ، تعامل انسان-کامپیوتر، کنترل از راه دور، کاربردهای توسعه یافته و سایر توابع چندگانه نیز باشد. بنابراین، طراحی منبع تغذیه کاربردی لیزر راهی برای مطالعه لیزر می‌باشد.

در این مقاله، یک منبع تغذیه شارژ فرکانس-تکرار فشار قوی (HVRFCPS) مورد استفاده در لیزر پالسی شرح داده می‌شود که از اصل تشدید سری و تبدیل الکترونیک قدرت استفاده می‌کند. مدار اصلی HVRFCPS شامل اینورتر فرکانس بالا، مدار تشدید سری، ترانسفورماتور فشار قوی و یکسوکننده دیود می‌باشد؛ این، مدار اصلی منبع تغذیه شارژ فرکانس تکرار فشار قوی است. سیستم کنترل شامل یک پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) و نرم‌افزار کامپیوتری است. در این سیستم کنترل، چندین کارکرد خاص مانند تنظیم ولتاژ خروجی بین 0 و 30  کیلو ولت، تنظیم فرکانس تکرار بین 1 و 100  هرتز، کنترل منبع تغذیه توسط یک کامپیوتر و یا با صفحه کلید و رهاسازی کلید تخلیه منبع تغذیه بوسیله یک کنترل‌کننده داخلی و یا توسط یک رابط خارجی در نظر گرفته شده است. برای اطمینان از امنیت اپراتورها و تجهیزات سیستم لیزر، مدارهای حفاظتی متعدد خطا نظیر حفاظت اضافه ولتاژ، حفاظت اضافه جریان، حفاظت اضافه کاری و حفاظت اضافه گرما در HVRFCPS استفاده می‌شود. سیستم ارتباطی فیبر نوری به منظور دست‌یابی به توانایی ضد تداخل بکار برده شده و طرح‌های دیگر از سازگاری الکترومغناطیسی برای کاربرد HVRFCPS شرح داده می‌شوند. در انتها، از HVRFCPS در سیستم لیزر پالسی استفاده شده و نتایج تجربی خوبی بدست آمده است.

  1. مدار اصلی و اصول کار HVRFCPS

از بین منابع تغذیه شارژ، مدار اصلی تشدید سری بطور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع ساختار از منبع تغذیه ساده بوده و سرعت شارژ و چگالی توان آن بالاتر از سایر منابع تغذیه است. مدار اصلی HVRFCPS درست مانند مدار نشان داده شده در شکل 1، شامل منبع تغذیه ac سه‌فاز، کنتاکتور سه‌فاز، یکسوکننده سه‌فاز، منبع ولتاژ dc، اینورتر تمام پل (full bridge)، مدار تشدید، ترانسفورماتور فشار قوی فرکانس بالا، دیودهای یکسوکننده فشار قوی، بار و کلیدهای تخلیه می‌باشد.

هنگامی‌که منبع تغذیه کار می‌کند، کنتاکتور سه‌فاز بسته شده و یکسوکننده سه‌فاز، منبع تغذیه ac را به منبع تغذیه dc تبدیل می‌کند تا انرژی در ظرفیت خازنی  dcذخیره شود، سپس ولتاژ dc توسط اینورتر فرکانس بالا به ولتاژ موج مربعی فرکانس بالا تبدیل می‌گردد. مدار تشدید سری ضامن کلیدزنی نرم تجهیزات اینورتر بوده و ترانسفورماتور می‌تواند ولتاژ خروجی اینورتر را افزایش دهد. سپس، می‌توان ولتاژ dc فشار قوی را بوسیله دیودهای یکسوکننده بدست آورد و بار شارژ می‌شود. پس از اتمام فرآیند شارژ، کلید تخلیه آماده گشوده شدن توسط سیگنال قطع فرستاده شده از کنترل‌کننده داخلی یا رابط خارجی است. سپس، یک دوره شارژ و دشارژ به پایان رسیده و در صورت تنظیم برای تکرار حالت کار، دوره جدید آغاز خواهد شد.

براساس رابطه بین فرکانس کار اینورتر fs و فرکانس تشدید fr مدار تشدید سری، حالت کار منبع تغذیه شارژ را می‌توان به سه نوع زیر تقسیم نمود:

  • fs > fr: حالت جریان دایم، که به معنی کار دستگاه‌ها در حالت کلیدزنی سخت است.

  • fr/2 < fs < fr : حالت جریان دایم، یعنی کار دستگاه‌ها به صورتی است که در حالت کلیدزنی سخت، روشن و در کلیدزنی نرم، خاموش هستند.

  • fs < fr/2 : حالت جریان ناپیوسته که به این معنی است که دستگاه‌ها در حالت کلیدزنی نرم کار می‌کنند.

پس از بررسی کامل سه حالت فوق، حالت دوم در این مقاله در نظر گرفته می‌شود. به این دلیل که این حالت نه تنها تقاضای شارژ را با قدرت بارگیری بزرگ خود برآورده می‌سازد بلکه قابلیت منبع تغذیه را نیز با تداخل الکترومغناطیسی کوچک خود افزایش می‌دهد . به منظور کاهش تداخل ناشی از کلیدزنی سخت در فرآیند تغییر فاز، از مدار جذب، که متشکل از مقاومت‌ها، خازن‌ها و دیودها است، برای کاهش تلفات کلیدزنی و حفاظت دستگاه‌ها استفاده شده است. برای جلوگیری از نویز ایجاد شده توسط اینورتر و ترانسفورماتور در زمان کار منبع تغذیه، فرکانس کار اینورتر باید در محدوده فرکانس صوتی تنظیم شود. برطبق رابطه بین fs و fr معرفی شده، fs در این سیستم در 20 KHz تنظیم می‌گردد. در این HVRFCPS، سلف تشدید مدار اصلی Lr در23μH  و خازن تشدید Cr در 0.8μF تنظیم می‌شود، بنابراین fr  را می‌توان بصورت زیر محاسبه نمود:

 

همانطور که در (1) دیده می‌شود، فرکانس تشدید fr  برابر با 37.1 kHz است، که این مقدار مربوط به حالت دوم شرح داده شده در بالا است، بنابراین پارامترهای انتخاب شده سلف و خازن تشدید مناسب هستند.

شکل 1: نمودار ساختار HVRFCPS
شکل 1: نمودار ساختار HVRFCPS
  1. سیستم کنترل و سازگاری الکترومغناطیسی

الف) توابع تشخیص داده شده توسط پردازنده سیگنال دیجیتال

با توجه به نیازهای HVRFCPS طراحی شده برای لیزر پالسی، DSP TMS320LF2407A برای تراشه اصلی کنترل انتخاب می‌شود که دارای مزایایی مانند اتلاف کم توان، فرمانس کار بالا، ظرفیت بزرگ برای برنامه و غیره است. کارکرد چندگانه لیزر پالسی را می‌توان با برنامه‌ریزی DSP بدست آورد،  برنامه DSP از برنامه اصلی و برنامه وقفه ساخته شده است. برنامه اصلی، تنظیم مجدد DSP را کنترل می‌کند و زمان روشن بودن سیستم را تشخیص می‌دهد. سپس برنامه اصلی، در صورت نبود وقفه، به اجرای حلقه برای آشکارسازی خطا می‌پردازد. در زمان بروز چندین وقفه، DSP قادر به تشخیص اولویت وقفه‌ها و حذف وقفه با بالاترین اولویت برای اجرای برنامه است. پس از اتمام برنامه وقفه، DSP برای اجرای برنامه اصلی از جایی‌که قطع شده است، باز خواهد گشت. شکل 2 فلوچارت برنامه وقفه و اولویت‌های وقفه است که با توجه به اهمیت توابع مختلف تقسیم‌بندی شده است. همانطور که در شکل 2 دیده می‌شود، INT1 وقفه با بالاترین اولویت است که می‌تواند تابع توقف شارژ را تشخیص داده و مدار اصلی را در زمان اضطراری بوسیله صفحه کلید خاموش نماید. وقفه با اولویت دوم INT2 برنامه تولید PWM و محاسبه ولتاژ فیدبک است که می‌تواند پایداری سیگنال‌های PWM و دقت ولتاژ فیدبک را تضمین نماید. INT3، برنامه تایمرها و شمارنده‌ها در DSP است. این برنامه فرکانس تکرار و زمان کار NSPPS را محاسبه نموده و سپس سیگنال‌های شروع و توقف را می‌فرستند. INT4، تابع تمدید پردازش سیگنال تحریک را برای همکاری سایر تجهیزات در سیستم لیزر پالسی تشخیص می‌دهد. ارتباطاتSCI  بین کامپیوتر وDSP  توسط برنامه INT5   انجام می‌شود و وقفه با آخرین اولویت INT6  برنامه نمونه مبدلAD  است.

 

شکل 2: فلوچارت برنامه اولویت وقفه
شکل 2: فلوچارت برنامه اولویت وقفه

ب) سیستم ارتباطی فیبر نوری

سیستم کنترل HVRFCPS به دلیل درهم بودن محیط الکترومغناطیسی سیستم لیزر پالسی اغلب دریافت کننده تداخل است ]8[، بنابراین سیستم ارتباطی فیبر نوری برای افزایش توانایی ضد تداخل سیستم کنترل در نظر گرفته شده است که شامل سیستم کنترل ارتباط فیبر نوری بین کامپیوتر وDSP  و سیستم فیدبک فیبر نوری ولتاژ بار می‌باشد.

سیستم کنترل ارتباط فیبر نوری توسط ماژول تبدیل فتوالکتریک و فیبرهای نوری ساخته شده است، همانطور که نمودار در این منطقه از خطوط نقطه چین در مدار کنترل شکل 1 نشان می‌دهد. ماژول‌های تبدیل فتوالکتریک، ترجمه سیگنال‌های الکتریکی به سیگنال‌های نوری را آسان نموده و تمام سیگنال‌های الکتریکی موجود در فرآیند توسط یک خازن کوچک فیلتر شده‌اند، بگونه‌ای‌که سیگنال‌های کنترل و اطلاعات فیدبک حتی در شرایط سخت الکترومغناطیسی واضح بودند.

در سیستم فیدبک فیبر نوری، یک مدار انتقال ولتاژ-به-فرکانس و مدار فیبر نوری در نظر گرفته شده‌اند تا از تداخل الکترود زمین ناشی از جریان زیاد در زمان تخلیه خازن جلوگیری شود. پس از اینکه ولتاژ بار توسط یک مقسم ولتاژ مقاومتی با نسبت 1:1000 نمونه‌گیری شد، ولتاژ فیدبک با محدوده 0-10 V  فیلتر و از طریق مبدل ولتاژ به فرکانس و مبدل فوتوالکتریک پردازش می‌گردد . سیستم کنترل، فرکانس سیگنال نوری را دریافت نموده و آنرا به سیگنال فرکانس الکتریکی تبدیل می‌کند، سپس DSP می‌تواند ولتاژ بار را با تایمر و شمارنده داخلی محاسبه نماید.

ج) مدارهای حفاظتی تشخیص خطا

HVRFCPS یکی از تجهیزاتی است که به دلیل داشتن دستگاه‌های فراوان و کار مداوم در سیستم لیزر پالسی دچار خرابی می‌گردد . بنابراین طراحی مدارهای عیب‌یابی و حفاظتی برای تضمین ایمنی اپراتورها و سیستم بسیار مهم است. مدارهای عیب‌یابی شامل تشخیص اضافه ولتاژ، تشخیص اضافه جریان، تشخیص اضافه دما و تشخیص اضافه کاری است که در زمان بروز خطا، عملکردHVRFCPS  توسط آنها می‌تواند بلافاصله متوقف شود. قاعده کلی نخستین مدارهای تشخیص سه خطا این است که توسط مقایسه‌کننده، مقدار تنظیم و مقدار نمونه مقایسه شده و نتیجه برای بلوکه کردن سیگنال خطا به فلیپ‌فلاپ فرستاده شود، پس از ایزوله سیگنال به وسیله متصل‌کننده فتوولتاییک، DSP می‌تواند سیگنال خطا را دریافت و تشخیص داده و PWM را برای محافظت HVRFCPS متوقف سازد. تشخیص خطای اضافه کار توسط مولتی ویبراتور تک پایا با دقت مضاعف انجام شده و زمان تحریک با تنظیم ظرفیت خازنی و مقاومتی تشدید آغاز می‌گردد. سیگنال آغاز‌کننده شارژ HVRFCPS نیز به پورت تنظیم مجدد این مدار فرستاده شده و در صورت طولانی بودن زمان شارژ نسبت به زمان تحریک، سیگتال توقف ارسال خواهد شد. سیگنال‌های مختلف خطا نیز پس از تشخیص توسط DSP به نرم افزار کامپیوتر برگشت داده می‌شود و نرم‌افزار، خطاها را به اپراتورهای سیستم لیزر پالسی نشان خواهد داد.

د) طراحی نرم‌افزار کامپیوتر

نرم‌افزار کامپیوتری HVRFCPS  یک رابط کنترلی و نظارتی است که می‌تواند در ویندوز XP و یا سایر سیستم عامل‌های مایکروسافت نصب گردد. طراحی آن با زبان ویژوال بیسیک که دارای برنامه‌‌نویسی آسان و بدیهی است، صورت گرفته است . نرم‌افزار می‌تواند دستوراتی نظیر شروع، توقف، تنظیم مجدد و غیره را برای کنترل کار HVRFCPS  ارسال نماید. شارژ مجزا یا مکرر را می‌توان با انتخاب حالت کار در نرم‌افزار تنظیم نمود. اگر حالت تکرار انتخاب گردد، می‌توان فرکانس تکرار و مدت زمان شارژ را با وارد کردن مجموعه‌ای از مقادیر تنظیمات در جعبه ورودی‌های مربوطه نرم‌افزار تنظیم نمود. همچنین می‌توان ولتاژ شارژ و مدت زمان شارژ را تنظیم و حالت تحریک را با نرم‌افزار انتخاب نمود. می‌توان ولتاژ شارژ و زمان‌های تکرار و سایر پارامترهای را در محیط نمایش نشان داد و همچنین می‌توان پیام‌های خطا را در زمان کار غیرعادی HVRFCPS  توسط جعبه محاوره‌ای سریع برانگیخت. می‌توان همه مراحل کار و پارامترهای آزمایش را در حوزه ثبت نرم‌افزار بایگانی و همه رکوردها را به عنوان فایل‌های مربوطه در پوشه‌های نام‌گذاری شده با تاریخ آزمایش ذخیره نمود.   

ه) طراحی سازگاری الکترومغناطیسی سیستم کنترل

سیستم کنترل باید دارای سازگاری خوب الکترومغناطیسی برای انطباق با محیط خشن  لیزر پالسی باشد. طرح سازگاری الکترومغناطیسی نه تنها در تابلو مدار بلکه در همه قسمت‌های سیستم کنترل انجام شده است. باید اقدامات زیر برای افزایش قابلیت ضد تداخل سیستم در نظر گرفته شوند:

  1. جفت پیچ‌شده برای انتقال توان از منبع تغذیه به سایر نقاط سیستم مورد استفاده قرار گرفته و حلقه آهن‌ربا به منظور فیلتر کردن تداخل حالت دیفرانسیل بر روی جفت پیچ‌شده بکار رود.

  2. متصل‌کننده‌های فتوولتاییک در بین تخته‌های متمایز برای ایزوله تداخل ناشی از منابع تغذیه مختلف و زمین‌های مختلف بکار برده شوند، بطوری‌که سیگنال بصورت واضح و با اطمینان منتقل گردد.

  3. مقادیر مختلفخازنفیلتربرای فیلتر کردنتداخل فرکانس‌ مختلفسیگنال‌های ورودی و خروجی در نظر گرفته شود، بنابراین، سیگنال‌هادقیق هستند.

  4. از مدارهای راه‌انداز مناسب PWMبرای راه‌اندازی IGBTاینورتر استفاده شود. مدارها مطمئن می‌سازند که سیگنال‌های PWMدقیق بوده و اینورتر می‌تواند بطور عادی کار کند.

  5. از مدارجذبساخته شده توسطمقاومت‌ها،خازن‌ها ودیودهابرای جذبولتاژضربهناشی ازدستگاه‌های کلیدزنی در حال کار در فرکانس بالا استفاده شود.

  6. برای حذف تداخل ناشی از شبکه قدرت از فیلتر ویژه برای منبع تغذیه 220 V acاستفاده گردد.

  7. تابلو کنترل در فضای مستقلی قرار گیرد تا توانایی پایداری در برابر تشعشعات فضایی تابلو فلزی را داشته باشد، بطوری‌که امکان تدخل دستگاه‌ها وجود نداشته باشد.

  8. آزمایشات شارژ تکرار

 آزمایشات شارژ تکرار HVRFCPS  در سیستم لیزر پالسی انجام می‌شود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، از یک منبع تغذیه ac سه‌فاز 380 V به عنوان منبع تغذیه ورودی و از یک منبع تغذیه ac 220 V به عنوان منبع تغذیه سیستم کنترل استفاده می‌شود. ظرفیت خازنی فشار قوی 0.4 µF به عنوان بار سیستم و تریستور فشار قوی به عنوان کلید تخلیه بکار برده می‌شوند. یکی از پارامترهای آزمایش که توسط نرم‌افزار تنظیم می‌شود، به صورت زیر است:

  • زمان حفاظت از شارژ: 7 ms؛

  • ولتاژ شارژ: 20 KV؛  

  • حالت کار: کار تکراری؛

  • فرکانس تکرار: 50 Hz؛

  • تعداد کار تکراری: 6000؛

  • حالت تحریک: تحریک کنترل‌کننده داخلی

برای اثبات اینکهHVRFCPS  قادر است بطور عادی کار کند، بعضی از پارامترهای الکتریکی مانند ولتاژ خروجی اینورتر، جریان تشدید و ولتاژ بار اندازه‌گیری می‌شوند. همانطور که در شکل‌های 3-5 دیده می‌شود، شکل موج‌های این پارامترهای الکتریکی به وسیله اسیلوسکوپ Tek2024 نشان داده شده و ذخیره می‌گردند. CH1 بیانگر ولتاژ خروجی اینورتر، CH2 بیانگر جریان تشدید و CH3 بیانگر ولتاژ بار هستند.

شکل 3 شکل موج ولتاژ تشدید، جریان تشدید و ولتاژ بار را نشان می‌دهد. بدیهی است که در زمان کار HVRFCPS در حالت تکراری، ولتاژ شارژ بار در هر عملیات شارژ یکسان است که موجب بهبود این موضوع می‌شود که HVRFCPS به وسیله کنترل سیستم کنترل از دقت شارژ بالایی برخوردار است.         پوش شکل موج جریان تشدید اساسا در هر زمان شارژ زمان یکسان است، که موجب بهبود این موضوع می‌شودکه سرعت شارژ اساسا یکنواخت است. برای اندازه‌گیری فرکانس تکرار کاربردی از چرخه شار توسط مکان نما اسیلوسکوپ، زمان بین دو دوره شارژ 20 ms  در نظر گرفته می‌شود، بطوری که فرکانس تکرار 50 Hz  است.

شکل3: شکل موج ولتاژ تشدید، جریان تشدید و ولتاژ بار
شکل3: شکل موج ولتاژ تشدید، جریان تشدید و ولتاژ بار

شکل 4، شکل موج ولتاژ تشدید، جریان تشدید و ولتاژ بار را در یک دوره زمانی شارژ و تخلیه نشان می‌دهد. همچنین می‌توان زمان شارژ را بر روی شکل موج اندازه‌گیری نمود که در حدود 4.8 ms می‌باشد. شکل موج همچنین نشان می‌دهد که فرآیند شارژ خاتمه یافته، HVRFCPS ولتاژ و جریان خروجی را قطع نموده و سیگنال تخلیه را پس از 0.1 ms  ارسال می‌کند که باعث اطمینان از امنیت HVRFCPS در فرآیند تخلیه می‌گردد. می‌توان توان خروجی را با زمان شارژ، ولتاژ شارژ و ظرفیت بار مانند آنچه که در ذیل دیده می‌شود، محاسبه نمود:

شکل 4: شکل موج ولتاژ تشدید، جریان تشدید و ولتاژ بار در دوره شارژ
شکل 4: شکل موج ولتاژ تشدید، جریان تشدید و ولتاژ بار در دوره شارژ

شکل 5، شکل موج ولتاژ تشدید و جریان تشدید را در دو بازه زمانی کار نشان می‌دهد. همانطور که در شکل 5 دیده می‌شود، تنها برای حالت کار شرح داده شده در بخش 2، فرکانس کار HVRFCPS برابر با 20 kHz، پیک جریان تشدید در حدود 110 A و شکل موج جریان تشدید پیوسته است. شکل موج ولتاژ تشدید نشان می‌دهد که در زمان روشن یا خاموش بودن IGBT در فرکانس بالای کار، هیچ ضربه‌ای وجود ندارد که اثبات‌کننده عملکرد مدار جذب در حفاظت از تجهیزات کلیدزنی است. شکل موج همچنین نشان می‌دهد که IGBT در زمانی‌که جریان تشدید صفر است، خاموش می‌گردد، بنابراین تلفات کلیدزنی کم و تداخل الکترومغناطیسی ضعیف می‌باشد.

شکل‌های 3-5 نشان می‌دهند که HVRFCPS می‌تواند به دقت کار کند و به عنوان پاراکترهای تنظیم نرم‌افزار کامپیوتر در نظر گرفته شود. فرکانس تکرار، توان خروجی، ولتاژ شارژ و سایر توابع می‌توانند پاسخ‌گوی نیازهای منبع تغذیه از پیش تعیین شده بیشتر لیزرهای پالسی باشند. طرح‌های سیستم کنترل و سازگاری الکترومغناطیسی موثر هستند و HVRFCPS می‌تواند در شرایط خوب کار کند.          

 

شکل 5: شکل موج ولتاژ تشدید و جریان تشدید در دو بازه زمانی کار
شکل 5: شکل موج ولتاژ تشدید و جریان تشدید در دو بازه زمانی کار

5-نتیجه‌گیری

از آنجایی‌که منبع تغذیه رایج برای استفاده در محیط الکترومغناطیسی خشن سیستم لیزر پالسی نامناسب است، یکHVRFCPS  دارای برخی توابع خاص و توانایی ضد تداخل بالا طراحی می‌شود. مدار اصلی و قاعده کارHVRFCPS  توضیح داده شده و سیستم کنترل با جزئیات معرفی شده است. به دلیل سازگاری الکترومغناطیسیHVRFCPS  و اینکه سیستم کنترل از یک نرم‌افزار کامپیوتر و برنامه DSP تشکیل شده است،HVRFCPS  دارای توابع زیر است:

  • تنظیم ولتاژ شارژ از 0 تا 30 kV، با کوچک‌ترین گام 5 kV؛

  • تنظیم فرکانس تکرار از 0 تا 100 Hz، با کوچک‌ترین گام 1 Hz؛

  • دو حالت کنترل قابل انتخاب توسط کامپیوتر یا صفحه کلید؛

  • دو حالت عملیاتی قابل انتخاب توسط سیگنال شارژ یا سیگنال تکرار؛

  • دو حالت تحریک قابل انتخاب توسط کنترا‌کننده داخلی یا رابط خارجی؛

  • تبدیل راه دور با فیبر نوری برای جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی

  • حفاظت چندگانه خطا برای اطمینان از امنیت اپراتورها و سیستم لیزر پالسی

آزمایشات بر روی شارژ تکرار در سیستم لیزری پالسی انجام می‌شود و پارامترهای الکتریکی نمونه‌برداری شده و در اسیلوسکوپ نشان داده می‌شوند. نتایج حاصل از این آزمایشات بر روی کاربرد لیزر پالسی ثابت کرد که HVRFCPS  می‌تواند بطور موثر کار کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *