Fuente de corriente con filtro activo híbrido para aceleradores de partículas

Abstract

Las numerosas fuentes de corriente que se utilizan en los aceleradores de partículas se caracterizan por tener que asegurar una gran precisión de la corriente, sobre cargas muy inductivas, ya sea en el Flat Top en las pulsadas o en su Valor Final en aquellas continuas. Casi todas ellas deben manejar altas corrientes y tensiones. Estos dos requerimientos asociados a la alta precisión necesaria del orden de 100 ppm son imposibles de conseguir en muchas oportunidades con estructuras simples. Cuando la atenuación del ripple de salida o la capacidad dinámica de estos convertidores no es suficiente para poder asegurar las especificaciones, es necesario el agregado de filtros activos, tipo serie o paralelo, de alta velocidad a continuación de los convertidores de alta potencia. Estos filtros, además de poseer una fuente auxiliar de alimentación, deben manejar la corriente nominal o la tensión nominal, respectivamente, para poder realizar su tarea. Este hecho representa una limitación ya que la velocidad de respuesta de estas estructuras está en compromiso con la tensión o la corriente máxima que manejan. En esta Tesis se analiza la topología de una fuente de corriente constante y su control, que permite alcanzar una precisión de 20 ppm utilizando un tipo especial de filtro activo del tipo paralelo, integrado al filtro pasivo, conformando un montaje Híbrido (Activo-Pasivo), con el objetivo de disminuir las exigencias del filtro activo desde el punto de vista de sus limites máximos de tensión y corriente. Con este montaje híbrido, el filtro activo maneja bajas tensiones y corrientes, comparadas con las de la carga, y no utiliza ningún circuito magnético en su estructura. Esto permite mejorar las características dinámicas globales de estas fuentes. La estructura topológica y el método de control propuesto fueron verificados por medio de las simulaciones. Las características de las simulaciones fueron cuidadosamente elegidas para reflejar lo más exactamente posible la implementación práctica.