Entwicklung eines Echtzeitsimulators des Hochfrequenzsystems für XFEL zur Untersuchung der Stabilität der digitalen Feldregelung

Abstract

An dem Beschleuniger XFEL bei DESY werden neunzellige supraleitende Beschleunigungsresonatoren benutzt werden. Ein derartiger Beschleunigungsresonator hat einen Beschleunigungsmode und Störungsmoden. Das elektromagnetische Feld im Beschleunigungsresonator wird mit einer speziellen Feldregelungselektronik gesteuert. Zur Untersuchung der Stabilität der Feldregelung werden zwei Simulationsmodelle eines Beschleunigungsresonators entwickelt. Das ein Modell simuliert den Beschleunigungsmode jedoch ohne Störungsmode, das andere berücksichtigt insbesondere den hauptsächlichen Störungsmode. Um schnelle realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten, wird ein Echtzeitsimulator für einen Beschleunigungsresonator in einem FPGA entwickelt. Mit dem Echtzeitsimulator wird untersucht, wie der Störungsmode auf die Stabilität der Feldregelung wirkt.

Nine-cell superconducting acceleration cavities will be used in the accelarator XFEL at DESY. This type of cavity can operate in either acceleration or disturbance modes. And a field controller is used to regulate the accelerating field. To investigate the stabillity of the field-controller, two simulation models were developed. One was designed only with the acceleration mode but no disturbance mode, the other was designed including the main disturbance mode. To get quick and realistic results, a real-time simulator for the cavity was developed and implemented in an FPGA. With this simulator it can be further investigated, how the interference mode affects the stablity of the field-controller.