HL-2A装置供电系统年度进展

本文综述了2006年供电系统在电机变频调速、励磁改造方面的研究成果，介绍了磁场电源和二级加热电源的现状和新项目研制进展，总结了供电系统在HL-2A装置试验中的运行结果并展望装置升级改造后对电源系统的功率与能量的需求。     

HL-2M 装置供电系统研制

为满足 HL-2M 装置的供电需求,须配套建设相应的供电系统。通过仿真计算 HL-2M 装置的总体供 电需求,考虑到 HL-2A 装置现有的供电系统设备,提出了兼顾 HL-2A 和 HL-2M 装置供电需求的总体配置方案。介绍了国内首台 300MVA 立式交流脉冲发电机组、磁体电源、高压电源和电源控制系统的研制情况。     

核工业西南物理研究院2006年度聚变研究进展综述

本文综述了2006年度聚变科学所的主要研究工作，重点介绍了HL-2A装置物理实验、ITER课题组任务和HL-2A装置主机改造等研究工作的进展。     

HL-2A装置欧姆击穿电源改造

HL-2A装置欧姆电源放电设计有两种方式：当装置放电正常、等离子体击穿电压较低时，按电流对称的逻辑无环流方式运行；而在装置刚开始投入运行，放电条件不好、等离子体击穿电压较高时，则采用非对称方式运行，即断开正向整流器组，充电控制欧姆击穿电源电容器组，串联反向整流器组对HL-2A装置欧姆变压器原边线圈放电。     

HL-2A装置真空壁条件实验研究与装置改造的概念设计

本文对HL-2A装置开展的真空壁处理技术和壁条件研究结果进行了介绍。HL-2A主机改造的概念设计取得了新的进展，本文同时介绍了主机改造方案，并给出概念设计的初步结果。     

HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源远程控制的 一种新方法

为解决 HL-2A 装置低杂波电流驱动(LHCD)系统灯丝电源无法远程控制的问题,介绍了基于西门子 WinCC 监测系统的 HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源 MSComm 串行通信系统的设计与实现。在 WinCC 图形编辑 器中直接调用 MSComm 控件,编写 VBS 全局脚本实现对串口的访问,解决了硬件组态过程中串行通讯操作被 WinCC 所限制的问题。采用了虚拟串口技术、工业以太网通讯技术、光纤隔离技术等,提高了 WinCC 组态串口 设备的灵活性。HL-2A 装置 LHCD 实验证明,在 HL-2A 装置放电的复杂电磁环境下,LHCD 灯丝电源 MSComm 串行通信系统运行稳定、功能完善。     

基于NI CompactRIO的晶闸管电源同步信号处理系统

HL-2A装置使用脉冲发电机组为装置极向场晶闸管电源供电以驱动线圈负载,晶闸管电源采用相控控制,因此同步信号的质量将直接影响电源的控制精度。HL-2A装置晶闸管电源同步信号取自同步变压器,脉冲发电机组带整流负载的供电方式使得同步信号不仅存在严重的波形畸变,同时还存在同步信号频率在大范围快速变化的特点。根据HL-2A装置晶闸管电源同步信号的特点,采用逐点巴特沃斯滤波器消除波形畸变,并通过实时频率计算和相位重建获得高质量同步信号。基于NI CompactRIO平台设计了晶闸管相控电源同步信号实时处理系统,实验结果表明该系统可有效解决同步信号畸变严重和频率宽范围快速变化的问题。     

等离子体理论和模拟研究进展

2006年等离子体理论与模拟研究室主要围绕以下2个方向展开了研究活动。进行了HL-2A装置的升级改造和实验的数值模拟，例如：HL-2A装置弹丸注入实验模拟和HL-2M装置平衡位形设计；对一些热门的等离子体物理问题进行了研究，例如：Streamer与电子温度梯度湍流的相互作用，剪切流和输运垒的形成机制等。     

HL-2A装置改造方案中的磁流体平衡的数值模拟

针对HL-2A装置改造中的HL-2M方案进行的一种数值模拟，模拟放电初始阶段零场区域的设计、等离子体平衡位形的演化和稳态阶段的单零偏滤器平衡位形、结果表明，该装置设计方案能够满足装置设计要求。     

脉冲调制高压电源高频化改造的仿真分析与实验

对HL-2A 装置原有的高压电源进行了高频化改造，改造后的单元电源采用脉冲步进阶梯调制(PSM)技术，采用24 个不可控整流电源模块与4 个调节电源模块串联输出，通过控制各模块的投入切出，使输出电压范围在0~20kV 可调，模块开关频率最高可以达到20kHz。通过仿真和实验测试结果表明，该电源运行参数可以达到20kV/200A，开关频率最高达到了20kHz，能够满足系统的实验需求。     

HL-2A装置与HL-2M装置控制处理研究与发展

2006年，围绕HL-2A装置实验控制、数据采集与处理，开展了高性能计算系统建设，基于EFIT代码的HL-2A等离子体位形重建以及若干大型代码的引进移植；实施了水平场电源部分有环流控制；设计制作了新型抗干扰采集器；开展了基于模拟信号脉冲识别的计数研究，在此基础上通过SDD诊断数据计算获得了等离子体电子温度；对HL-2A数据存储系统与实验网进行了全面升级，围绕HL-2M项目，开展了HL-2M位形和极向场线圈设计，HL-2M等离子体控制系统的预研．     

HL-2A装置真空室钛球加热电源的研制

为了更好地改善HL-2A装置真空室壁环境，利用金属钛高温升华时能吸附在真空室内壁的物理特性，在装置真空室设置了14个金属钛球。钛球升华温度约1200℃，通过给钛球灯丝通人40～50A电流加热可达到此升华温度。对此，我们设计研制了14台低压、大电流电源，给HL-2A装置真空室钛球进行加热，希望在实验中能获得更为满意的等离子体参数。     

HL-2A装置低杂波高压电源逻辑控制保护系统

HL-2A装置低杂波高压电源的主回路设备是在原有的电源基础上改造重建的，但其逻辑控制保护系统却是新研制的，针对低杂波高压电源其输出电压高的特点，其控制保护系统就显得尤为重要。这套控制保护系统是在PLC基础上，采用SIEMENS STEP7软件编程实现的。     

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第1期HL-2A装置电子回旋共振加热波迹和功率沉积剖面的分析计算石秉仁，石迎天(1)HL-2A装置的ECRH实验和偏滤器特性洪文玉，严龙文，钱俊，赵开君，程均，罗萃文，徐征宇(7)EAST装置ICRF加热天线的电磁力分析杨庆喜，宋云涛，武松涛(12)惰性元素混合物平均不透明度研究姜明，周平，王彩霞(17)HL-2A装置边缘等离子体参数的径向分布测量程均，严龙文，洪文玉，钱俊，赵开君(22)EAST极向场电源失超保护系统的设计及模拟实验宋执权，傅鹏，汤伦军，吴义兵(28)2500kW双馈电机超同步调速装置研制李华俊，杜沧，宣伟民，彭建飞，胡浩天…     

MW级中性束注入弧电源系统优化

中性束注入弧电源的性能严重影响弧放电的稳定性和中性束加热的效率。HL-2A装置弧电源采用基于晶闸管相控调压和12脉波不控整流的线性电源技术;HL-2M测试束线弧电源采用基于超级电容和IGBT全控整流的开关电源技术。为了优化电源系统性能、改进弧放电稳定性,研究了采样频率对弧放电稳定性的影响。通过对两套电源控制系统进行建模,利用MATLAB仿真了不同采样频率下HL-2M弧流电源控制系统的阶跃响应性能和HL-2A的控制系统性能,分析了采样频率对系统性能的影响。利用离子源测试平台进行不同采样频率下的弧放电实验对仿真结果进行验证,实验结果与仿真结果一致。实验结果验证:采样频率对弧放电稳定性有很大影响,在频率可调范围内,增大采样频率,可以提高控制系统性能,优化弧放电稳定性;HL-2A弧放电不稳定的原因是晶闸管导通特性和滤波电路引起的。     

HL-2A 装置偏滤器改造的初步设计

根据HL- 2A 装置的结构特点, 提出了HL- 2A 装置偏滤器系统改造的基本方向。对HL- 2A 极向场线圈系统进行了优化设计, 计算了单零平衡位形, 进行了开放式偏滤器的结构设计, 并对新的偏滤器系统进行了热分析和结构分析。结果表明, 新的偏滤器系统新的偏滤器系统能够满足具有一定拉长比和三角形变的等离子体放电要求。     

Tikhonov算法在相干成像辐射率和流速反演中的应用

介绍了Tikhonov算法对HL-2A装置辐射率反演的应用，在修正了HL-2A装置相机定位造成的视弦偏移等问题后，采用Tikhonov算法获得了J-TEXT装置的辐射率和流速的反演图像。     

HL-2A 装置供电系统

描述了HL- 2A 装置供电系统, 该系统主要由三套飞轮脉冲发电机组、磁场电源系统和辅助加热高压电源系统组成。电源系统总脉冲容量达到300MVA, 一次脉冲释能1200MJ。简要介绍了电源的控制系统和实验结果。     

电容储能式高压脉冲电源及电源工艺

低杂波、电子回旋和中性束等系统作为二级加热的重要手段，将分步投入HL-2A装置并开展实验。为了满足辅助加热各系统工程调试及实验需要，须配置符合各系统要求的高压脉冲调制电源。     

HL-2A装置反馈控制系统程序放电的实现

HL-2A装置反馈控制系统的主要任务是逐步实现对等离子体电流、位移、形状和密度的实时反馈控制，从而能够按照实验目的对托卡马克等离子体进行各种试验。主要介绍了HL-2A装置反馈控制系统的硬件组成以及软件的结构和特点。这个系统能够很好地满足HL-2A装置程序放电的要求。