中国散裂中子源（简称CSNS）是一台中等规模的高通量散裂中子源，是国家国民经济及社会发展十二五规划中“科技创新能力建设重点”项目之一。爱科中标承接了主要的大功率动态磁铁电源的设计和生产制造。全部顺利通过验收，至今稳定可靠运行。

• CSNS/RCS注入涂抹凸轨磁铁脉冲电源

   同步加速器采用涂抹注入方式，缓慢降低两台水平凸轨磁铁强度以改变注入区循环束轨道，从而使直线束流进入同步加速器，注入涂抹凸轨磁铁脉冲电源就是激励凸轨磁铁产生相应磁场的激励源。

技术参数：

1. 1. 脉冲电流： 18000 A
   2. 峰值输出电压： ±3150 V  ；
   3. 等效开关频率: 800 kHz；
   4. 脉冲电流上升时间： 1000 ms（固定）；
   5. 脉冲电流平顶： 50 ms；
   6. 脉冲电流下降时间： 300~550 ms（根据波形给定函数可灵活控制下降沿）；
   7. 脉冲电流下降沿最大下降速率：260 A/ms； 
   8. 脉冲电流下降沿跟踪精度： < 2%；
   1. 脉冲电流稳定度： < ±0.5 %；
   10. 工作频率： 25 Hz；
   11. 工作模式连续： 24小时连续运行。

技术方案：

   电源整机的主电路方案如图1所示，采用功率模块并联的主电路方案。功率变换模块内部采用多个功率组件串联。

 

图1 电源整机的主电路方案图

   整机由10个功率变换模块并联实现，每个功率变换模块包括整流器、升压斩波器及4象限斩波器，直流侧母线电压为750V，通过升压斩波器进行稳压控制。升压斩波器的采用，还可在输出脉冲大电流的同时，减小输入电流的波动。在四象限斩波器中，开关管由若干只IGBT半桥模块并联而成，使每个功率变换模块可以输出至少1800A的脉冲电流。

   通过串联多重化与并联多重化以及桥内二重化控制，等效开关频率可以达到1MHz，从而提高输出脉冲电流的跟踪控制精度。

   CSNS/RCS涂抹凸轨磁铁脉冲电源整机由一面控制柜、一面配电柜和五面功率柜组成。电源总宽7.6m，高为2.2m，深1.2m。

   2008年12月，正式样机通过出厂验收；2009年12月，正式样机在现场通过专家评审验收，完全达到设计要求。2013年两台正式电源正式落座东莞园区，通电调试验收完成，2018年整个CSNS项目通过国家验收。

    注入涂抹凸轨磁铁脉冲电源现场照片如下图：

 

• CSNS/RCS主磁铁电源

   快循环加速器（简称RCS）的磁铁电源系统包括1套环二极铁电源和5套环四极铁电源。根据RCS的25Hz循环工作要求，所有二、四极磁铁的工作电流都采用带直流偏置的正弦电流（I_M=I_DC+I_AC´+sinw₀t，其中w₀=2pf，f₀=25Hz，I_DC、I_AC分别为磁铁电流直流分量和交流分量幅值），电源输出电流根据实际需求编程控制。

二极磁铁电源参数：

输出方式:25Hz偏置正弦

峰值电流:2320A

峰值电压:±6000V

电流稳定度:100ppm

峰值功率>10MVA，

平均有功功率约2.5MW

二极磁铁电源系统框图如下：

 

  如上图，系统为10个功率单元串联。每个功率单元包括升压斩波器及四象限斩波器，通过升压斩波器进行稳压控制。升压斩波器的采用，直流侧母线电压为650V，还可在输出脉冲大电流的同时，减小输入电流的波动。在四象限斩波器中，开关管由若干只大封装IGBT半桥模块并联而成，使每个功率单元可以输出至少2320A的峰值电流。

  通过串联多重化以及H桥斩波电路二重化，电源系统等效开关频率可以达到40kHz，保证多次谐波注入。

  CSNS/RCS二极磁铁电源功率最大，体积最大。整机由一面控制柜、一面输出柜和10面功率柜组成。电源总宽13.8m，高为2.2m，深1m。

  2010年四极磁铁电源样机通过样机验收；2015年5套正式电源正式落座东莞园区，2016陆续通电调试完成，验收通过，2018年整个CSNS项目通过国家验收。

主磁铁电源现场照片如下：

 

 

• CSNS/RCS高频偏流源

技术参数：

输出方式;动态

输出峰值电流：3000A

输出峰值电压：30V

电流稳定度：±0.2%

带宽：>10kHz

电源现场照片：