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Alimentations Maxidiscap1 Alimentations MAXIDISCAP J.M. CRAVERO 10.02.2005.

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1 Alimentations Maxidiscap1 Alimentations MAXIDISCAP J.M. CRAVERO

2 Alimentations Maxidiscap2 Plan de la présentation Le projet I-LHC Cahier des charges et topologies étudiées alimentation programmée ? différentes topologies pour la partie décharge charge des condensateurs Boucles de régulation schéma général régulation Im flat-top Etudes mécaniques et fabrication Points particuliers Conclusion

3 Alimentations Maxidiscap3 Le Projet I-LHC Le projet I-LHC construire une nouvelle machine LEIR pour fournir des ions dans LHC fonctionnement du Linac III à 5Hz remplacement des alimentations des quadripôles de ITF, ITH et ITE (10 alimentations)

4 Alimentations Maxidiscap4 Le cahier des charges Le cahier des charges pour les alimentations Maxidiscap courant de sortie Imax=320A – flat-top de 500 s – 5 Hz - ppm alimentations unipolaires deux types daimant (type VII L=1.3mH et type IX L=0.8mH) tension maxi sur laimant =1kV minimiser le courant RMS dans laimant au maximum type 7 : Irms = 20A 35°C type 9 : Irms = 20A 55°C possibilité dutiliser ces convertisseurs pour la consolidation Linac II courant idéal :

5 Alimentations Maxidiscap5 Topologies étudiées alimentations programmées alimentation 1kV-350A ? rien dexistant ne semble assez rapide la solution décharge de condensateurs semble la plus adaptée topologies dalimentations à décharge de condensateurs décharge simple avec régulation linéaire - Irms=26A - ppm : oui - C=320uF (non polarisé) - courbe bleue

6 Alimentations Maxidiscap6 Topologies étudiées décharge avec pont en H et régulation linéaire - Irms=21A - ppm : oui - C=1000uF (chimique) - courbe rouge décharge avec pont en H et régulation linéaire indirecte - Irms=21A - ppm : oui mais... - C=1000uF (chimique) - Pigbt - courbe verte

7 Alimentations Maxidiscap7 Topologies étudiées

8 Alimentations Maxidiscap8 Topologies étudiées on adopte la topologie pont en H + régulation linéaire mais... -le système est incontrôlable, il faut pouvoir bloquer la deuxième branche du pont -il faut pouvoir amortir les surtensions sur lIGBT flat-top -cette topologie plus complexe permet dutiliser des modules IGBT standards -il est nécessaire davoir 4 drivers isolés pour les IGBT du pont en H

9 Alimentations Maxidiscap9 Résultats en simulation

10 Alimentations Maxidiscap10 Charge des condensateurs Spécifications du chargeur - Umax = 1kV - P=750J/s - charge des condensateurs à courant constant – alimentation switching - précision ~5% - produit réellement OEM - correction du facteur de puissance - encombrement minimum - produit "européen" HITEK CC P= 1kJ/s - FP corrigé - rendement pleine charge - existe en version 2.5kJ/s et 2kV

11 Alimentations Maxidiscap11 Tests avec le chargeur charge dun banc de condensateurs de 900uF reproductibilité excellente <0.5%

12 Alimentations Maxidiscap12 Tests avec le chargeur comportement vis-à-vis du réseau

13 Alimentations Maxidiscap13 Boucles de régulation

14 Alimentations Maxidiscap14 Boucles de régulation Topologie de la boucle de régulation Im difficulté pour contrôler ce type dIGBT en linéaire nécessité dimplémenter un intégrateur mais...

15 Alimentations Maxidiscap15 Boucles de régulation Im(t) : Iref=150A – type 7 - sans intégrateur

16 Alimentations Maxidiscap16 Boucles de régulation Im(t) : Iref=150A – type 7 - avec intégrateur

17 Alimentations Maxidiscap17 Boucles de régulation Im(t) : Iref=150A – type 7 - avec intégrateur – limitation SOA

18 Alimentations Maxidiscap18 Réalisation pratique Etudes mécaniques Maxidicap (EDA-00347) : châssis puissance 6U - Autocad 3D Maxidiscap Control Crate (EDA-00398): châssis électronique 3U Fabrication fabrication chez EFACEC pour la puissance et TELSA pour lélectronique

19 Alimentations Maxidiscap19 Points particuliers Définition de deux points de fonctionnement selon les aimants but : minimiser les pertes dans lIGBT en mode linéaire - aimant type 7 : L=1.3mH – Uc=900V – Imax= 200A - aimant type 9 : L=0.8mH – Uc=600V – Imax= 320A Régulation de la température du radiateur but : améliorer la fiabilité en économisant les ventilateurs carte FAN CONTROL (EDA-00421) Drivers isolés pour le pont en H problèmes avec les Drivers Concept carte IGBT Bridge Driver (EDA-00420) Mesure du courant avec un transformateur Pearson les DCCT ont une bande passante trop limitée coût

20 Alimentations Maxidiscap20 Points particuliers Transitoire important lors de la commutation du pont en H. lorsque le courant sinverse dans lIGBT flat-top, on a un dI/dt important perturbations sur le chargeur et le OV amélioration du cablage de la puissance

21 Alimentations Maxidiscap21 Conclusion Installation de 10 convertisseurs pour I-LHC fiabilité ? châssis très compact étude mécanique en 3D indispensable se méfier des simulations ! le design a permis de conserver les aimants perspectives de nouvelles séries pour Linac II et Linac IV Reste à essayer daméliorer EMC du chargeur étudier en détails la boucle de régulation Im étudier le fonctionnement avec un capteur de courant type DCCT voir si on peut limiter le dI/dt lors de la commutation du pont


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