中子源電源的多模式運行策略

中子源作為核科學研究與材料分析的重要裝置，其電源系統承擔著離子加速、靶面轟擊和脈沖調制等關鍵任務。不同實驗模式對束流能量、脈沖重復率及穩定度要求差異顯著，因此中子源電源必須具備多模式運行能力，以適應連續波、脈沖與混合調制等多工況下的高精度輸出需求。
中子源電源的多模式運行策略主要包括功率分配調度、模式切換控制與能量動態平衡。系統通過數字控制器對輸出功率、脈沖寬度及重復頻率進行實時調節，形成“連續穩態模式”“脈沖調制模式”和“混合能量回收模式”三大運行方式。在穩態模式下，控制核心以恒電流方式運行，保證加速段電場穩定；而在脈沖模式下，采用峰值功率放大與同步觸發控制，通過高精度PWM脈沖列生成器實現微秒級電壓上升控制。
為了保證模式切換的平滑性，系統引入相位鎖定環（PLL）技術和柔性過渡算法。PLL模塊確保切換時電壓相位連續，避免磁場突變引起束流漂移。柔性過渡算法則根據當前儲能狀態與負載阻抗動態調整切換速度，抑制瞬態過沖與能量損耗。
能量平衡是多模式策略中的核心。中子源工作過程中，負載阻抗會隨靶面溫度和束流密度變化而變化?？刂葡到y通過建立能量預測模型，實時估算功率需求，并通過雙向DC/DC變換器實現能量再分配。當脈沖模式功率需求高于平均輸入功率時，系統自動調入儲能單元釋放能量；在低負載階段則反向充能，實現能量循環利用。
此外，系統還需實現多模式下的同步協調。對于包含加速器主電源、聚焦磁場電源及靶面偏置電源的復雜系統，通過統一時鐘源與分布式總線同步協議，實現納秒級時序匹配。中子源電源的多模式運行策略使系統在兼顧功率密度與能效的同時，實現了動態運行的最優調度。