欧米伽系统操作手册

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Chapter4:PowerConditioningRevisionB(January2004)S-AA-M-12OMEGA系统操作手册VolumeI系统描述第四章:电源的调节内容列表4.0简介..............................................................................................................14.1磁盘放大系统...............................................................................................54.2控制棒能源的调节..........................................................................................144.3电源调节的控制.............................................................................................18i CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE1第四章电源的调节4.0简介调节电源的子系统转换效用的的交流电源（从750-kVA低电平驱动器变电站获得）进入高压电脉冲支大电流，用来点火闪光灯电源供应的激光能源放大器。为了制造这些脉冲，大多数的电容器供给高电压(7-14千伏)然后得到一个脉冲整形网络(PFN)构成的电容，一个电感器，电阻和闪光灯块。用于每个放大器的闪光灯的数目取决于放大器的型号。每个脉冲形成网络被连接到一个或两个闪光灯,这取决于是否提供了15-cm,20-cm或棒放大器。一个脉冲形成网络的组成元素为充电器和所需要的控制电路驱动一个激光能源放大器被称为能源调节装置(PCU)。这个完整的单位只需要能源调节执行电脑发出命令指示（PCU)、交流输入电源和触发信号。充电电源在每一个PCU能源输出允许调整的每一个放大器都精确到0.1%，这一级别的控制需要平衡电源的激光系统。PCU的类型和数量会在章节4.0-1总结。表4.0-1PCU摘要PCU类型用途数量PFN/PCU每个PFN含有的闪光灯数最高电压每个PCU的最大电源容量(kJ)Rodw/oPILCLARA’s*Driver64阶段D4160627.578Rodw/PILC阶段A阶段B阶段C31515627.57815-cmSSA阶段E601211528420-cmSSA阶段F6016515378总计2187268669647,297*大孔再生放大器:–主驱动–电机驱动–背照明驱动–定时基准 PAGE2–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI除了主要放电电路,许多PCU具有预电离和闪光灯的检查(PILC)电路。该电路提供一个较低的电源脉冲250ms用于在照明灯里电离这些气体用作大主库电脉冲的准备。这个“预电离”提供了一个近似全径的排放,降低了生产的紫外线的辐射，却不利于放大器的寿命。此外,采用预电离时排放产生的声震相应减少。PILC排放也可以单独使用用来检查照亮的失败。PCU含有电路监控各照亮PILC过程中的排放和检测任何当前没有管理的进程,错误的照亮在下一次发射前会被替换提前。由于高电压出现在能源调节子系统中,所以安全是一个在设计中主要关注的对象。PCU是由电脑控制正常运转,但为了安全而存在大量的“硬连线的”交错以此摆脱依靠电脑进行激活。例如,每一组的外围设备都是联锁的，如果联锁被妨碍，电容器会立即放电。电脑控制的功能是由本地局部的微处理器所提供的，用于监控互锁和各方面电压和电流的情况。这个PCU控制模块(PCM)是基于来自Echelon公司的Neuron®芯片。这个模块包含LON(本地经营网络)接口电路,一个触发器的输入接收器,一个逻辑电源、光纤收发器用来与PCU通讯。PCM放置在在不锈钢外壳内,一个eight-character字母数字显示器显示PCU的现状。如果想了解关于能源调节控制系统更完整的信息——参见章节4.3。在标准的操作电压下，能源调节系统将会存储34MJ的电能。在额定电压,该系统则能储藏47.3MJ。额外的容量将会满足未来的需要为放大器(及其它部件)降低和需要更多泵电源去获得名义上的增益。能源调节单位OMEGA能源调节系统包含120个磁盘放大器[也称为单段放大器(SSA)]PCU和98个杆放大PCU。这里有两种类型的磁盘放大器,因此,也会有两种风格的磁盘PCU。不同的是,独立的闪光照明灯电路(PFN’s)需要的数量。这个20-cmSSAPCU需要16个PFN,而15-cmSSAPCU只需要12个PFN。PFN以外的数量的单位都是相同的。这些PCU在15千伏的状态下最多存储378kJ（20-cm)或者284kJ(15-cm)。对于杆放大有两种类型的PCU。一种是能源的阶段D和激光驱动放大器。这些是重复的OMEGAPCU现代控制和新的组成。一个新的拥有0.1%精度的单头充电电源将代替以前用在OMEGA部件上12头的充电器。这些PCU没有PILC电路,在7.5千伏下可储存一个最大的78个kJ。第二种类型的PCU杆是用于阶段A,B和C的杆放大。这些是全新的单位组件并且更类似于运作时的SSAPCU。能源调节系统的性能列在表4.0-2中。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE3系统配置这个能源调节设备放置在激光凹槽下方1/4位置的电容槽内。图4.0-1显示了电容器槽PCU的布局和空间分配。每个PCU放置在尽可能靠近其各自的位置激光槽放大器。这使电缆长度降到最低。表4.0-2PFN规格说明磁盘安培数杆安培数脉冲宽度(ms)550475线性电阻(mW)120100感应系数(mH)16055电容量(mF)210460充电电压(kV)14.17.3储蓄电源/PFN(kJ)20.912.3总电源(MJ)35.17.1总电源(MJ)42.2外部存取D115-cmSSAE1750-kVA变电站15-cmSSA电容器槽1E220-cmSSAF2D215-cmSSAE3电容器槽2D3C1B1A1C3C2B3B2A23F320-cmSSA20-cmSSADriverlineShopAreaDER电容器槽3D415-cmSSAD515-cmSSAE4E5电容器槽4F420-cmSSAF5PGRD615-cmSSAE620-cmSSAF6G3739图.4.0-1PCU配置在电容器的槽. PAGE4–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI系统基础这个升级过的OMEGA激光系统采用单点戛,树形基础系统的能源调节设备(更多说明在章节4.0-2和4.0-3)。在单点树形系统连接能源调节设备故障电流,允许直接到它的源头,而不是通过变换,平行,或连续循环,它可能会包括其它控制或监控电路或担任无线电频率噪音的天线(RF)。.各分部的接地系统始终保持独立的交错。对于接地设施，所有的能源调节及其他接地回路中隔离都要被保持。虽然都会在偶然与高电压连接的时候发生风险，但是这种方法保证了PCU外壳和放大器本身的不会对流动人员造成危险。它也能作为一个安全的底盘来引导在短路的情况下因高压而产生的高峰值电流。750-kVA主要的接地线PCU放大器装置750-kVA变电器PCUPCUPCUPCUPCU放大器底盘局部接地线分布分支—twopercapbayG3740埋地接地线PCU接地线SeeFig.4.0-3Fig.4.0-2OMEGA能源调节系统底层平面图 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE5连接主要接地线本地覆盖接地线PCU放大器高压存储和开关+–脉冲电源接地闪光灯管从放大器的底盘分离G3741PCUgroundbuss(frame)PCU在瞬变时接地保护元件放大器底盘接地Fig.4.0-3PCU接地连接图解4.1磁盘放大系统120个磁盘放大器的能源调节设备大多数是OMEGA激光能源调节子系统。它包含了120PCU,每一个磁盘放大器都配有一个,每个PCU封闭在一个孤立的钢的围栏里。其中60个里每个20-cm放大器有80个闪光灯,安装在五个照明"砖”上。每一砖是由单一PFN驱动的;因此,这些20-cm的PCU共有16个相同的PFN。60个15-cm磁盘放大器都有12个（302-cm)闪光灯,每个闪光灯都由的单一PFN驱动。这些PFN和那些在20-cm放大器中驱动五灯砖的是相同的。每个15-cm放大器的PCU拥有12个相同的PFN。图4.1-1是照片，它显示了40个PCU位于CapBay1。每个PCU都具有以下子系统：·脉冲形成网络(PFN’s)·电容器充电供应·预电离和照明检查线路(PILC’s)·PFN和PILC的流量开关和触发系统·安全和转储的网络·电压和电流的诊断·外壳,控制面板,实用接口·与LLEPCU控制模块接口的控制电路(PCM). PAGE6–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEIG4371图.4.1-1120个磁盘放大器由一个新的39-MJ的系统驱动PCU方框图PCU的用途是提供正确的电流脉冲振幅和驱动适合于独立的闪光灯砖。PFN是中心元，并且放在图4.1-2中心用来独立的显示PCU的原理框图。PILC电路和大功率电源转换电路控制调速并且一定程度上主放电路性能对于PFN的性能要求是苛刻的。剩下而且同时重要的一些PCU,没有直接参与生产闪光照明电流脉冲。充电电路,倾倒电路，临界探测电路控制了电容器里储存的电压。主要的能库和承担能源供应的PILC电容器负责供给它。触发电路点燃主要的PILC点火管。传入的交流电（来自750KVA）分发给各部分的PCU以及直流电源供应器。PFN输出电流通过隔离双绞线电缆(6AWG)通至在放大器的闪光灯砖。每个电缆、以及接地故障电流都由电流传感器监测,确保每个PFN执行上述最低可接受的阈值。其他的电压监测部分独立子系统和未明确显示在图。4.1-2。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE7LON连接时间信号PCU控制模块(PCM)隔离/界面/波形数字转换器放大器(表现清晰)交流电输入交流电开关直流电供应电容器充电电源触发电路PFN充电电路倾倒电路PFN1PFN2PFN3PFNn高能开关电路PILC电路现时监控闪光灯图.4.1-2PCU框图.一个在PCU内的地面草图形成一个单独的直流电参考点,促进了系统的安全性和也允许复杂的相互作用于单独子系统来分成简单、逻辑的子集。脉冲形成网络驱动了一个单独的闪光灯砖的PFN是一个由单独的电容器和感应器组成的精密的衰减电路。这PFN组件的值用于磁盘放大器PCU且显示在表格4.1-1，PFN能级显示在表4.1-2。闪光灯电流波形的计算显示与4.1-3图。SSAPCU电气原理在图4.1-4上显示。在这个简化图中只有基本初级电路元件是表明出来的。电感和电容没有显示出来,所有的杂散的电阻都集成在启动变阻器，即整个电路的串联电阻上。主要的电容器、CPFN,是一个单独的210-F电容器，它在发射次序期间从一个在PCU中且所有PFN共用的电源供应器通过1.5-k充电电阻充电。当单独的“sizeA”PILC点火管IG-PILC关闭时，PILC电流被送出振幅和波形的PILC脉冲将调整适应6.3mF的PILC电容和12W的串联电阻,与其余的电路元件连接起来。(PILC电容和电阻代表了与其中一个PFN有关的值。) 当主点火IG-MAIN在PILC电路关闭后200秒关闭时，主脉冲启动。(延迟被PCM选择和控制。)从电容电流流过的单一160H电感,电路的杂散电阻和闪光灯。它通过一个次回合的实时监控器被观察。表4.1-1SSAPFN规格PFN电容210mF±5%PFN感应器160mH±5%PFN最大充电电压14.8kVPFN峰值电流7,885A脉冲宽度550msPFN最大电源(110%)23kJ最大PFN电路电阻120mW8642T0G3744100ms/div图.4.1-3闪光灯电流波形与PILCPFN电压=14,160. CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE9 PAGE10–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEIPFN电容器电容器在磁盘供电条件的混合金属设计四层的标准电介质纸贺一层镀铝纸在双套管。,如图4.1-5所示。优于它对错误的清洁能力，镀铝纸层给出了延伸至完整寿命的性能。这个部件有个规定的最低的寿命即发射30,000次以及规定的20%的反转。正常操作的峰值电流是7.83kA;正常充电时间为180秒。在电压为20伏特的正常的保持时间,则最多不超过60秒。麦克斯韦实验室,Inc.MLP-2717焊接螺母低糙度套管金属管(油浸)顶级配置金属箔片l纸金属箔片牛皮纸屏障牛皮纸包装底部配置Fig.4.1-5PCU蓄能电容器俯视图 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE11点火管主点火管可将每只PCU内的PFN电容器同时切换至点燃状态，亦可同时为所有连接到该PCU的照明灯提供电流。主点火管是一个名为RichardsonNL-8900R的机组。该机组直径约为5.5英寸，9.5英寸高，重24磅。在点火管内有水银池阴极和阳极。它在15千伏及可暂缓25千伏与洪峰流量为2毫秒范围内的阻尼300kA的放电脉冲电流条件下工作。这个额定放电电流峰值比起主储库运行时的峰值放电电流，14.1千伏，受到更高更多的LLE因素的影响。该单位的阴极是通过循环水套去离子水冷却水。在电容器海湾系统专用，进行封闭循环冷藏，去离子水（详见图4.1-6）。6位GPH流量充足，阀门位于PCU的前面板，控制浮子流量。水温度控制均采用快速接头配件，分发系统位于PCU的前面板（详见图4.1-7）。该点火管阳极是一个50瓦加热电阻炉。600V交流电源，此加热器是由一个208第V/6伏降压变压器，超过高电压隔离30千伏。该加热器保持在35-40摄氏度，三阳极范围在此种温差下有助于清除或阳极和阴极之间中空玻璃任何浓缩汞蒸汽。这反过来又有助于防止意外的高电压击穿的管。为了确保运行可靠，PCU的电源必须至少一个小时提前预热阳极。Fig.4.1-6IgnitroncoolingwaterdistributionsystemforSSAPCU’s.ReturnlineCapBay1ConnectionstoPCU’sSupplylineNeslabchillerunitSolenoidvalveCheckvalveReturnlineSupplylineCapBay2ReturnlineSupplylineConnectionstoPCU’s(CapBay3)CapBay3ReturnlineSupplylineConnectionstoPCU’sG4374De-ionizingandpurificationsystemCapBay4ReturnlineSupplylineConnectionstoPCU’s PAGE12–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEIFromdistributionsystemTodistributionsystemG4375SupplyReturnQuickconnectfittingsQuickconnectfittings0–20Rotameter0–20GPHIgnitroncoolingjacketFig.4.1-7IgnitroncoolingwaterconnectionsintheSSAPCU.PILC点火管是一个A型的国家电件NL-7703。它拥有一层2.2英寸直径，7英寸长，额定50千伏10万安培的外包。这点火管采用阳极加热类似上述的主要点火管，但没有阴极冷却。该些点火管是触发固态触发发电机。电容器充电电源该电容器充电电源的共享单位使用的是一个高频（40kHz）的串联谐振开关电源转换器。8.75英寸高大深21英寸机架式机箱，重约55磅。四线，208伏交流电，3Ø与地面标准输入，封装在一个标准19英寸宽充电PFN的输出电容器，15千伏在一个恒定的电流为2.6千焦耳/s的平均充电为20厘米放大器单元率，15厘米PCU的平均充电量则为2.0千焦耳/秒。输出电压调整，以更好地维持超过0.1％峰峰值或0.05％，输出率高达代表至2kHz。±92％³该电源效率与功率因数“0.9。该电源输出短路免疫可能发生作为一个PFN的故障或点火管结果。输出部分还电压反向保护电路，以保证不成立，在正常的电压反转或故障状态下的供应损失。PCU的配置以LED为PCU的机柜设计紧凑，7.5英尺高，外形尺寸与OMEGA电容托架有限的空间不超过5英尺宽5英尺深外壳，其主要内置均显示在图4.1-8。这是一个钢架结构的安全连锁门。PCU的是这样设计的所有组件和子系统很容易在不牺牲系统性能或人员的安全访问。主要的高电压，在PCU的组件（PFN的电容，ignitrons，触发电路，控制机箱，电源等）任何可在30分钟内被替换。30千伏隔离。³外壳的设计，以满足LLE的单点接地规范和理念，它是通过从地面绝缘待命起飞提供有一个火焰喷涂锌的PCU的中央地面栏中的外壳，这是直接连接到750千伏安地面底部。消防总队目电容支持防火胶合板货架，并接地回单点接地上述地点。在一个电容器必须拉的情况下，分段和电感必须先拆除。PFN放电电缆连接在各自的PCU电容并通过顶盖的外壳。PILC上装置了主控制器充电电源和控制器。 PCU的接口机箱，以及其他PCU的辅助设备安装在机箱19英寸机架均与PCU的外壳绝缘。所有机箱都直接连到PCU的地面。中央之间的底盘和PCU的高压部件的所有连接维护系统安全单点接地。该控制器对PCU的界面对所有的输入和输出光隔离。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE13安全特性高压继电器提供任何PFN的内储存的能量释放的条件允许时，这种行动。继电器是连接故障安全模式：它必须启动开放，允许收费，而且当它是断电，电阻负载跨接电容器关闭任何存储的能量。负载确保了电容电压低于100伏是在不到10秒时，从14千伏下浮。该电路还可以防止在任何断电模式时的电容上的电荷积聚。安全处理系统将自动在各PCU的电阻的主储库到地前机柜门前被打开。这是由一个弹簧加载的手臂，在门关闭时开始工作。当门被打开时，此臂滑动，直到被允许在其远端接触PFN的高压母线接触地面前进。一旦发生这种情况，每个PFN的电容器短路到地通过自己的1.5-充电电阻（详见图4.1-4）。G4376Fig.4.1-8Powerconditioningunitenclosureshowinglayoutofmajorhighvoltagecomponents. PAGE14–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI转储支是作为安全处理系统的自动补充规定，以确保电容放电前服务。这是一个软（阻性）转储，当触摸到一个终端能带来费用下降14千伏电容器在2至第100伏以下转储棒还允许将一个硬地软后转储应用。4.2杆功率调节该杆功率调节，约7兆焦耳的电能为98杆放大器，拥有两个不同的组件。60级-D放大器采用了原OMEGA功率调节与现代控制和新的组件更新单位。非PILC上AOD的PCU的90毫米段的A，B，C三杆放大器均采用了全新的运行单位，更类似于PCU。所有控制棒的PCU有单向充电与OC0.1英镑％精度的电源。图4.2-1照片显示的是一个阶段的单位的组成部分的A，B和C;图。4.2-2显示了D组件。G4377Fig.4.2-1StageA,B,andCpowerconditioningunitshowingthelayoutofmajorcomponents.非PILC，PCU的AOD棒非PILC上的AOD的PCU机柜包含两个完整的PCU的，PFN，每一个有六个脉冲形成网络PFN。一个单一的PFN电源的两个系列的闪光灯，拥有两个电容和一个电感，每脉冲形成网络。GE在这些单位使用的用于功率调节的电容与OMEGA所使用的是相同的标准。这些原始的电容器是一个强大的设计，拥有超过百万的预测寿命。虽然新点火管已经安装，它们是同一类型（NL7703），如原OMEGA功率调节使用。PFN规格见表4.2-1，图4.2-3是一个三维PCU的框图。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE15G4378Fig.4.2-2StageDpowerconditioningunit.Table4.2-1Stage-DPFNSpecificationsPFNcapacitor460mF±5%PFNinductor55mH±5%PFNmaxchargevoltage7.5kVPFNnormalchargevoltage7.3kVPFNnormalpeakcurrent7.83kAPulsewidth475mSPFNmaxenergy(7.5kV)12.94kJMaxPFNcircuitresistance100mW PAGE16–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI放大器7.3千伏波形显示于图4.2-4。请注意PILC上没有之前的在磁盘PCU的波形主脉冲。连杆的单位的基本操作类似于磁盘放大器的PCU。LONconnectionTimingsignalPCUcontrolmodule(PCM)Isolation/interfaceAmplifier(shownforclarity)acpowerinacswitchingdcpowersuppliesCapacitorchargingpowersupplyTriggercircuitsPFNchargingcircuitsDumpcircuitsPFN1PFN2PFN3PFN6High-powerswitchingcircuitsCurrentmonitorsFlashlampsG3743Stage-DPCUblockdiagramFig.4.2-3Blockdiagramofstage-Dpowerconditioningunit.PILC'dPCU的棒该PILC'd杆PCU的外壳类似的非PILC'd单元，每个单元包含两个完整的PCU的组件，每个均含六个PFN在内。一个单一的PFN的权力两个系列闪光灯，并每一个电容和一个电感器脉冲形成网络。这些单位使用的金属化电容器是一种电介质的设计。PFN规格见表4.2-2。与图4.2-3非常相似。对非PILC'dPCU的框图PILC上，除了电路，被分为具有高功率开关块。一个闪光灯电流波形为7.3千伏如图4.2-5所示。注意：PILC上的波形的存在。该PILC'd单位的基本操作类似于磁盘的放大器的PCU。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE1787654321T0G3746100ms/divFig.4.2-4Flash-lampcurrentforstage-Dpowerconditioningunit.PFNvoltage=7.3kV.87654321T0G3745100ms/divFig.4.2-5StageA,B,andC(NotePILCwaveform.) PAGE18–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI4.3电源调节控制执行级功率调节控制系统的主要功能是整合对218PCU的行动的OMEGA进入整体系统的运作。事实上，功率调节器（PCE）软件提供了信号序列中的整个OMEGA铅球序列。PCE和PCM提供控制和排序功能，补充的基本硬件设备以及AFC连锁。辅助计算机程序允许控制室操作员，监察两个冷却系统，激光放大器服务设施的29个放大器控制器（AFC）和传感器的控制。车载式计算机系统称为功率调节试验单位（PCTU的）也提供对子系统的维护。这允许一个单一的PCU的所有功能被行使。整体配置图4.3-1是一个功率调节计算机控制框图。PCE软件系统运行在SUN工作站被称为通讯的系统数据库，并运行OMEGA的其他行政进程。系统的单位有一个硬件接口，提供了三种光纤信号连接到主时序发生器（这是在驱动器电子室中）。该工作站还连接到计算机控制的PCU通过八个LON’S。图4.3-2显示细节的连接。单电源空调机组为每一个激光放大器的照明灯进行高电压功率的调节。高电压放电电缆和放大器机箱接地线之间的电容和放大器，它们在底部结构安装激光PCU的唯一的连接。激光放大器结构湾举行一次（A阶段），五（阶段B和C），或十（分期开发，E和F）放大器每个。流体支持和配置连锁处理结构的基础上由结构化布线和AFC。硬件在接受来自AFC逻辑上的放大器和传感器的信号结构，并结合他们确定每个放大器的准备（详情参见3.6章节）。此状态是示意放大器的PCU的作为一“放大器行”的信号安置了专门的光纤电缆。在PCU/PCM不会启动充电的前提下，这个信号不存在。充电完毕后开始，信号损失将导致充电被弃置。这个信号是一个不断发生的脉冲序列，如果AFC所有感官流体流动和互锁好起来的（5赫兹）。如果有任何察觉的不正常，则脉冲列车停止。如果脉冲序列仍在继续，PCU则只会读取信号，“好”。如果任何一个没有光线或常量（DC）的光接收，PCU的将被视为“AFC未准就绪”，则不允许充电，或者，如果已经充电，“倾销”到安全状态。分配给功率调节控制元件和它们的地址的标识在LON’S基于阶段，集群，光束线（放大器）的命名将在整个系统中使用。这些公约将在表4.3-2总结。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE19 PAGE20–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE21Table4.3-2AmplifierandPCUControlModuleDesignations(218total)STAGECLUSTERBEAMNOMENCLATURESubnetNode811MainLARA812SSDLARA813BacklighterLARA814TimingFiducialLARA911Driver64mmRodA11StageA,Leg1A21StageA,Leg2A31StageA,Leg3B11StageB,Leg11toto35StageB,Leg35C11StageC,Leg11toto35StageC,Leg35D11StageD,Beam11toto60*StageD,Beam60E11StageE,Beam11toto60*StageE,Beam60F11StageF,Beam11toto60*StageF,Beam60*TheLONnodeforbeam“0”itemswillbehexA,decimal10. PAGE22–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEIPCUControlsThebasicfunctionalpartsofthePCU’swereintroducedintheearliersectionsofthischapter.ThecontrolelementsareshowningreaterdetailintheblockdiagramFig.4.3-3.ThePCM,shownontheleft,consistsofamotherboarddesignedspecificallyforuseinPCU’sandastandardNeurondaughterboardhousedinadedicatedpanelmountenclosure.Figure4.3-4 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE23PCUControlModule8-SegmentAlphanumericDisplayDisplaySelectPowerTriggerLONActivityIdentifyResetServiceFig.4.3-4ThePCUcontrolmodulehasfrontpanelconnectionsforexternalsignals.Acombinationofdescretelight-emittingdiodes(LED’s)andaone-linedot-matrixdisplayallowlocalassessmentofstatus.LONSyncTriggerInputG4381illustratesthefrontpanelofthePCM.ThePCMisconnectedtotheexecutivecomputerviatheLONandreceivestheT-0triggersignalfromtheMTGoveradedicatedfiber-opticcable.(Thistriggersystemisdiscussedfurtherbelow.)ThePCMcontrolsandmonitorstherestofthePCUusingsignalstransmittedoverinternalfiberopticlinkstoandfromtheinterfaceelectronicspackage(Fig.4.3-3).TheSSAPCU’shavethePCMandtheinterfaceelectronicsintegratedintoasinglepanelofthePCUenclosure.TheseitemsarehousedinaseparateNEMAenclosuremountedonthefrontoftherodPCU.TheinterfaceelectronicsprovidecontrolanddiagnosticfunctionsappropriatetothetypeofPCU.Theseincludehardwarelogiccontrolofthedumprelaycircuitsthatincorporatesthe“AmplifierOK”signalfromtheAFC,controlandmonitoringofthecharger(s),andmonitoringofthecurrentsineachofthedischargecablesandinthePCUgroundcircuit.BoththePCMfirmwareandtheinterface PAGE24–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEIelectronicsincorporateperiodicchecksoftheinternalcontrollinksandarecapableofdumpingthechargeifaproblemisindicated.AllofthePCMmessagesaredecribedinthePCMMessagessection.Themostimportant,mostfrequentlyencounteredmesagesare:ånotify_NV=0“SuccessfulEvent”AllPILCbitsaregoodandcapacitorsaredischargedproperly.(“Goodshot”)ånotify_NV=1“LinkCheckFailure”PCMdidnotreceiveaLinkCheckmessagefromtheexecutivebeforetheprevioustimerexpired.PCMautomaticallygoesbacktotheOnlinestate.ånotify_NV=4“AtVolt”ThePCUhassuccessfullychargedandisinthe“AtVolt”condition.ånotify_NV=6“PostShotError”Error(s)detectedonthelastshot.(“Badshot”)ånotify_NV=7“SpuriousTrigger”AtriggersignalwasreceivedbythePCMwhenitwasnotinthechargedandarmed“FireReady”state.PCUisdumpedandnottriggered.ånotify_NV=11“DumpRelayFault”Thedumprelayisinthewrongstate.AfterattemptedactuationoftheDumpRelay,thepositionswitchindicatesthatitisnotclosed.ThiswillappearduringsystemchargingwhenthechargedelayforthePCUexpiresandtheunittriestocharge.ånotify_NV=22“MainbankNegativeRamp”NegativevoltageslopedetectedontheMainbankcapacitorsduringcharging.Indicatespossibleprefireorcapacitorfailures.ånotify_NV=36“MainbankUndervolt”AnundervoltageconditionmeasuredontheMainbankwhileatvolt(voltagedroop).Indicatespossiblecapacitororchargerfailure.ånotify_NV=49“AtVoltTime-out”ThePCUremainedintheAt-VoltconditiontoolongwhilewaitingfortheFireReadycommand.(Currentvalueis60seconds.)ånotify_NV=50“TriggerTime-out”ThePCUremainedintheFireReadystatetoolongwhilewaitingfortheTriggersignal.(Currentvalueis20seconds.) CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE25每只PCU均有一个由单独电路独立供电的电源充电器。同时，外部手动断路器允许该些电源充电器独立工作。PCU放大器和SSAPCU’s的控制面板如图4.3-5和4.3-6所示。它们的布局和安装启用的实现虽然不尽相同，但其功能是一样的。PCM电源控制的特点包括：用于连接到750千伏安的电源子系统，“放大器正常工作”的信号连接，显示电源插座连接状态的信号灯，以及用于显示硬线故障检测逻辑和转储继电器状态的信号灯。PCU为电源控制和设备充电所使用的电力来自750千伏安电站，是通过前面板连接到总线管道而获得的。电力获得的方式包括能源保存，转储继电器断开，使电容器充电。750千伏安的电力中断将导致继电器关闭和PFN的电容器中存储的任何能量转储成电阻。G4382图.4.3-5PCU的前板包括PCM，电源断路器，其他外部连接点和PCU状态指示灯。 PAGE26–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI图.4.3-6PCU的前板包括PCM，电源断路器，其他外部连接点和PCU状态指示灯。PCU的触发激光功率放大器每秒五次地为激光驱动器子系统生产一个适于放大的光脉冲，同时花费约2.5分钟为PCU提供电力。功率放大器每小时仅可发一次射（大约）。当系统已处在预备发射状态，PCE能够协调PCU的充电状态，使他们在10秒内同时达到理想的充电电压。PCE需要高度地与PCE保持同步，并驱使PCU的激光驱动器发射，通过脉冲激光放大器使激光泵浦能量在其高峰期的峰值点的时候通过玻璃。要做到这一点，PCE监视器信号需从主时序发生器转达（MTG）。（详见图4.3-1和章节2.3）这个信号是同步的信号，控制脉冲，驱动程序之前的实际约5毫秒的光脉冲。当所有PCU已完成充电，某个PCE从MTG转达发送信号，导致它发出的“T-0”0.1赫兹脉冲触发同步。以此实现OMEGA发射操作PCU系统上的其他元素的排序。T-0触发的PCU的使用源于作为由MTG的光信号输出，在驱动器电子室（DER）的。正如图4.3-7所示，信号通过中继光缆在电容器中的一个主要配电箱被转换为电信号，并放大，重新转换成不同的当地配电箱的光信号。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE27 PAGE28–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI置于PCU内的光纤，其运载的触发信号应与PCM的前部相连。该PCM转换光脉冲信号，启动PILC以及主要地触发位于神经元芯片的延迟定时器。这些定时器设置的固件值、峰值、放大器增益和激光脉冲应达到所需的同步。（依据PCM逻辑，显示值为200ns的“计算”。）当计时器失效，正确的工作状态应是，经由适当的点火管触发信号发送至PCU的电子接口设备。运行状态与PCU正确组装及封闭的附件，才能运行PCU，实现与可编程只读子板的神经元的PCM内存中存储的固件LON的连接。这种通信通常会与PCE发生关联，但在正确维护的情况下，一个可能的PCU是由一个功率调节试验组（PCTU）运行。PCTU是一个特殊的，允许其进行交互等离子来控制一个PCU的软件的个人电脑。PCTU能够发出的启动，充电，及点火命令序列和监测以下的PCU/的PCM反应描述。PCTU也可以发出命令，将导致PCM到触发从主时序发生器的信号代替点火管（多个）。PCM码内嵌一种状态式的搜索引擎，即以一系列事件序列为基础的拒绝或者接受命令和对其他输入的响应。本机将不响应任何命令，除非它被正确连接，并与（或PCTU的PCE）电流的联通。首先，唯一可以接受的命令就是进入联机状态。当代码处在线状态时，它会接受设置命令，响应数据请求，可以负责指挥或设置离线状态。在线状态下，一个命令即可使电容器充电，PCU硬件检查和互锁检查都将得到响应。在充电状态，充电时间和电压监测轨迹的将受到限制，而“中止”是唯一可以接受的命令。当PCM处在充电完成状态时，一旦到达指挥电压，时间和电压限制将被强制执行。唯一可以接受的命令是点火准许和“中止”。当点火命令能够接受，PCM处在点火就绪状态，时间和电压的限制也随之实施。当触发信号被接收时，PCM将延迟预编程的时间间隔，并启动PILC上和主要触发电路的要求。PCM进行电子输出，然后检查监测排放和发送一个信号，表明发射成功或问题，即通过LON执行。额外的后射数据也将提供给执行程序。中止的命令、硬件检查、命令序列和电压或时间限制任何状态将会导致PCM的中止。这涉及到关闭转储继电器，信号执行计算机和返回到联机状态。一个PCU的终止不对其他任何PCU造成直接影响。操作顺序的相互作用在正常的OMEGA发射周期，运行者应制定一张表，明确PCU的充电状态以及其处在何种电压。这份清单，简称为“功率调节模板”，它描述并记录了使用PCE，通过状态序列指挥所需的PCM的所有发射的综合系统的过程。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE29该命令序列表被总结于表4.3-3，并以“准备”行动开始（一般被称为“下载”）。这是一个一系列的交互延伸PCU的检查，准备，以及到达指定的充电电压的结束的进程。作为这一进程的一部分，PCE提供了每一个时间增量的PCM被称为“充电延迟。”Table4.3-3PCE/PCMShotCycleInteractionsPCEPCMCOMMENTstartofdownloadOnlineLinkcheckReadthresholdsSetthresholdsReadtriggerdelaysSetdelaysReadtriggerdelaysReadtimeoutsSettimeoutsSetchargevoltagesReadPCMinfoReadchargetimeSetchargedelayReadfaultsåheadsintemplateonlyåisperiodicafterdownloadåPCEchecksversustemplateåonlyifchangerequiredåPCEchecksversustemplateåPCEdoublechecksålinkcheckResponse:valuesResponse:valuesResponse:valuesResponse:valuesResponse:valuesResponse:valuesResponse:valuesåatvoltåtriggerwaitåtriggerteståPCMchecksvaluesåPCEcheckofStg,Cl,Beam,PCUtypevalidatesPCM&LONåPCEusesmax.forATVoltcounteråPCMdelayschargingfromchargecommandendofdownload(systemmayholdhereindefinitely)beginningofchargestateChargeåReadbankvoltsåReadnotifyåReadstateåPCMcheckslatchedfaultsåPCMzerospostshotfieldsådelaytimerhasexpiredNotify:Charging(3)Response:valuesNotify:Atvolt(4)åPCEpollsthesedataperiodicallythroughoutchargingChargestateends(whenallhavereportedsystemsynchronizeswithdriver)Fireenable(PCMwillfirewhentriggerarrives)Notify:good/badshot(0)/(6)Notify:waveforminMemory(5)Beginningoffirestate(systemistriggered)beginningofpostshotstate PAGE30–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI充电命令发出时，应在每个计数的PCM被激活之前关闭其充电拖延充电器。之后，所有的PCU都应在约10秒内到达他们指定的电压范围。当准备放大器的阶段被包括在内时，充电过程大约需要2分钟30秒。在此期间，对每个PCM和显示结果的运行状态进行PCE检查。当PCM发现一个问题或完成充电过程，它也将向PCE发送消息（已被列在本章）。在之前的章节里已经讲述过，当所有的PCU均处在备电状态时PCE启动触发的同步过程。20秒倒计时后，PCM将被授权启动应对来自光纤系统（火启用）触发信号。在它被触发之后，它可以自行制动，PCE也可以控制其中止，其后的PCM报告将信息传送到PCE。然后通过PCM转换到联机状态，并在逻辑上准备进入再充电周期。PCM信息为了安全起见，PCM的固件监视PCU的地位和命令序列，将从PCE接收。PCM可单方面对自身内部状态的基础上收集PCU和PCU的信息。消息将发回给PCE，以实现对PCM/PCU的状态指示。这些都是归类为“命令响应”的答复或异步消息。命令响应PCM的任何回复均由cmd_NV接收。可用的答复如表4.3-4所示。这些采取命令的结果网络变量的形式，可使用值0-10进行说明。异步消息PCM也可以发出异步消息通知事件是否为PCE命令的直接后果。这些采取的网络变量的形式通知（notify_NV），可使用值0-50进行说明。可用的反应见表4.3-5。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE31表4.3-4PCM命令响应cmd_result_NV名称说明0命令成功命令被成功执行。1命令应答命令被接受并正在执行。2命令失败错误一般错误。3未知的命令错误此设备无效的命令。4状态错误PCM处在对此命令的无效状态。例如:在工作状态下接受一个充电的命令。5超出范围错误接收的数据值超出调节范围。6PILC上电压过低错误PILC上接收到的电压过低，打破预设值。7非PILC上的PCU错误指定的PCU不具备PILC能力。8现有故障错误一个已存在的错误阻止了此命令，例如:连锁开启时进行充电。9触发失败错误激发试验命令失败（调试使用）。10数据下载数据已在RAM神经元内生成。 PAGE32–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI表4.3-5—PCM的异步通知A部分—一般情况notify_NV名称说明0成功的活动PILC上所有数位均无误，电容放电正常。（“优射”）1连接失败前置定时器失效之前，PCM未接收到从执行器发送的连接信息。PCM自动返回到联机状态。2远程模式启用通告PCE其已在使用中，当且仅当PCTU已被一个PCM通告放弃控制之后。3充电PCU正在充电。4备电PCU已成功充电并显示“已备电”。5数据完成下载数字化仪数据已被下载并存储在神经元。6前次错误前次错误探发(“差射”)。7杂乱的触发一个来自PCM的触发信号，当其不备电并处在“火力准备确认”的时候，PCU显示错误并未能被触发。8光纤接口故障PCM自检系统无法与PCU接口电路交联。当PCM处在充电状态时，其自动中止并返回在线状态。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE33表4.3-5-PCM的异步通知B部分—充电开始阶段遇到的错误（该些错误将导致PCM中止。）notify_NV名称说明9PILC上的回路错误PILC的模拟电路在供电前未通过回路测试。这表明电路中存在的问题在PCU的接口。10主储库上的回路错误主储库的模拟电路在供电前未通过回路测试。这表明电路中存在的问题在PCU的接口。11继电器故障转储转储继电器处于错误的状态。试图转储驱动继电器后，位置开关表示不关闭。12PILC上充电器高电压允许失败PILC上的充电器没有启用。13主储库充电器高压启用失败主储库上的充电器没有启用。 PAGE34–REVISIONB(JANUARY2004)OMEGASYSTEMOPERATIONSMANUAL—VOLUMEI表4.3-5-PCM的异步通知C部分—在充电过程中遇到的错误（该些错误将导致PCM中止并倾卸PCU的备电。)notify_NV名称说明14PCU的互锁故障PCU的外壳互锁串联电路是开放的。15PILC的充电器故障已经检测到PILC的一个充电器上的故障。16主储库的充电器故障已经检测到主储库的一个充电器上的故障。17PILC上匝道速度太慢PILC的电容电压增加太慢。18主储库匝道速度太慢主储库的电容电压增加太慢。19PILC上匝道速度太快PILC的电容电压增加太快。20主储库匝道速度太快主储库的电容电压增加太快。21PILC的负锯齿波负电压斜率检测到PILC的电容，说明可能有其他问题。22主储库的负锯齿波负电压斜率检测到主储库的电容，说明可能有其他问题。23PILC的充电器提前结束工作PILC的充电器已表示达到设定电压（实则相反），充电提前结束。24主储库的充电器提前结束工作主储库的充电器已表示达到设定电压（实则相反），充电提前结束。25PILC的充电器延后结束工作PILC的充电器已备电，但EOC并未收到此命令。26主储库的充电器延后结束工作主储库的充电器已备电，但EOC并未收到此命令。27PILC过压PILC充电过程中过压。28主储库过压主储库充电过程中过压。29PILC低压PILC充电过程中低压。30主储库低压主储库充电过程中低压。31预点火故障检测到预点火故障装置。32接地故障检测到接地故障装置。33充电超时PCU充电超时。48AFC放大器状态确认故障AFC联接PCUAFC联锁打开。注意事项:NVvalues34–47将为AFC的其他错误保留。PCM将不再使用固件Rev4.00。 CHAPTER4:POWERCONDITIONINGREVISIONB(JANUARY2004)–PAGE35表4.3-5-PCM的异步通知D部分—电压准备完毕之后发生的错误（该些错误将导致PCM中止并倾卸PCU的备电。)Notify_NV名称说明49电压超时PCU长时间处于高压状态，等待点火命令时间过长。(目前耐受值为60秒)50触发超时PCU长时间处于高压状态，等待触发命令时间过长。(目前耐受值为20秒)