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고전압 펄스 모듈레이터의 고속 인터록 제어
The Fast Interlock Controller for High Power Pulse Modulator at PAL-XFEL 원문보기

대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회, 2015 July 15, 2015년, pp.818 - 819  

김상희 (포항공대 가속기연구소) ,  박성수 (포항공대 가속기연구소) ,  권세진 (포항공대 가속기연구소) ,  이흥수 (포항공대 가속기연구소) ,  강흥식 (포항공대 가속기연구소) ,  고인수 (포항공대 가속기연구소) ,  김동수 (다원시스(주)) ,  서민호 (다원시스(주)) ,  이수형 (다원시스(주)) ,  문용조 (다원시스(주))

초록
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PAL-XFEL 장치에 사용 할 고전압 펄스 모듈레이터 출력파워는 수 ${\mu}s$ 범위의 짧은 고전압(400 kV), 대전류(500 A) 펄스를 요구한다. 이러한 펄스파워를 얻기 위해서 PFN(Pulse Forming Network)에 에너지를 축적하고, 플라즈마 스위치인 싸이라트론을 통하여 에너지를 신속하게 클라이스트론 쪽으로 전달한다. 클라이스트론은 모듈레이터에서 공급하는 펄스 전원을 이용하여 RF를 증폭하는 대출력 고주파 증폭장치이다. 고전압 펄스 모듈레이터 제어기는 고속펄스 신호처리 모듈(Fast Pulse Signal Conditioning Module), PLC(Programmable Logic Controller)로 구성되어 있다. 고전압 펄스 모듈레이터에 사용하는 대용량 싸이라트론은 고전력을 스위칭 할 때 발생하는 스위칭 노이즈는 매우 크다. 이러한 노이즈는 모듈레이터의 출력 시그널인 빔 전압, 빔 전류, EOLC(End of Line Clipper) 전류, DC high voltage에 섞여 있으면서 신호 왜곡 및 제어장치의 고장을 유발시킨다. 이처럼 노이즈가 많이 포함되어 있는 아닐로그 신호를 깨끗한 신호(a clean signal)로 바꾸어주는 노이즈 필터링 장치인 고속펄스 신호처리 모듈을 제작하여 실험한 결과를 알아보고 모듈레이터 인터록 시스템인 PLC에서 Dynamic Interlock의 응답시간을 빠르게 하기위한 회로 수정에 대한 결과에 관하여 기술하고자 한다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 개선방안으로 PLC 내부출력 디지털릴레이 board에서 relay 제거, PLC A/D input 모듈 변환주기 프로그램 변경, PLC 제어기 내부에 설치되어있던 optic 변환 board에 있는 relay를 photo coupler로 변경했다.
  • 모듈레이터의 출력 시그널인 빔 전압, 빔 전류, 그리고 EOLC 전류, DC high voltage에 스위칭 노이즈가 많이 포함되어 있는 아닐로그 펄스신호를 dc 전압으로 바꾸어주는 노이즈 필터링 장치를 실험한 결과를 살펴보았다. PLC의 dynamic interlock의 회로 변경으로 dynamic interlock 속도를 15.
  • A/D 입력 모듈 변환주기를 50 us로 변경한 후 PLC 동작을 시켜보니 dynamic interlock이 노이즈에 동작하였다. 이러한 오작동을 제거하기 위하여 analog input module 변환 주기를 50 us에서 100 us로 프로그램을 변경하여 노이즈에 의한 interlock 현상을 제거 하였다.
  • 이러한 스위칭 노이즈가 제어회로에 바로 유입되면 신호왜곡 및 제어장치 고장의 원인이 된다. 이처럼 노이즈가 많이 포함되어 있는 아닐로그 신호를 깨끗한 신호(a clean signal)로 바꾸어주는 노이즈 필터링 장치인 고속 펄스 신호 처리 모듈(Fast Pulse Signal Conditioning Module)의 실험 결과 및 모듈레이터 인터록 시스템인 PLC에서 Dynamic Interlock의 응답시간을 빠르게 하기위한 회로 변경에 관련된 내용도 알아본다.

대상 데이터

  • S-band 80 MW 클라이스트론은 Toshiba E37320을 사용하며 사양은 표 1과 같다. E37320 클라이스트론은 입력 캐비티와 출력 캐비티를 포함하여 5개의 캐비티로 구성 되어있으며 마이크로 퍼비언스는 1.
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