电源子系统是加速器系统的重要组成部分,电源的输出指标直接影响着束流的品质。虽然近年来因电源数字化极大的提高了电源的输出性能和易用性,但目前加速器电源依然存在因二极管整流或多相晶闸管整流环节带来的网侧功率因数低、电流谐波高、能量只能单向流动等问题。低功率因数和高电流谐波需要在加速器电源系统总进线处接入专用装置予以治理才能达到入网要求,但此方案不能在用户侧从根本上解决问题。随着加速器能量和效率要求的逐步提高,电源脉冲工作模式下电流下降速率通常也会提高,这将导致电流下降段磁铁负载需要转移出的能量巨大;同时伴随着超导磁铁的进一步应用,常规增大直流侧电容或接入专用泄能单元的方案将难以实施。PWM整流器具有网侧电流正弦化、电流谐波低、输入功率因数可控、能量可双向流动等特点,为上述问题提供了可行的解决方案。本文以电压型PWM整流器为切入点,展开PWM整流技术在加速器电源中应用的研究。在介绍了常规加速器开关电源拓扑结构的基础上,将电压型PWM整流器引入到加速器电源中,建立了完整的数学模型,介绍了控制策略和空间矢量PWM调制策略,分析了能量双向流动过程。完成理论分析后,对电源样机主电路参数进行了设计,并利用Simplorer仿真软件建立了完整的基于电压型PWM整流技术的加速器电源的仿真模型予以仿真验证。最后,建造了基于电压型PWM整流技术的中等功率加速器电源样机,开发了控制电路硬件、主控器件TMS320C28346 DSP软件及控制界面,为电压型PWM整流器在加速器电源领域的应用提供了很好的参考。仿真与测试结果显示:应用电压型PWM整流技术可实现加速器电源近似单位功率因数运行及网侧电流正弦化,极大的降低了电流谐波;电源各项输出指标均达到了设计要求;同时,可以很好地解决电源脉冲工作模式下电流下降段的能量回馈问题。本文研究结果表明在加速器电源系统中应用PWM整流技术是切实可行的。