HT-7U等离子体位移快控电源设计

针对HT-7U装置等离子体位移快控电源大电流快速响应要求，提出了一种基于电流型变流器的快控电源(FCPS)设计新方案。该方案采用交-直-交拓扑结构，即网侧采用电流型PWP整流器设计。以获得稳定的直流电流及网侧单位功率因数正弦波电流控制；负载侧则采用电流型H桥逆变器设计以实现负载电流的快速跟踪控制。移相PWM控制策略在实现多组变流器并联运行的同时，提高了变流器的等效开关频率控制，从而改善了电流波形品质。模拟系统实验论证了方案的正确性。     

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针对EAST超导托卡马克核聚变实验装置中等离子体位移快速控制的要求,快控电源采用三电平电路结合载波移相PWM调制技术,实现多组逆变器并联运行。介绍了系统设计方案,并对其输出谐波进行了研究,利用双重傅里叶变换建立了数学模型,分析了其谐波分布特性。通过仿真和实验表明,快控电源系统具有良好的谐波特性,具备良好的大电流输出和快速响应能力。     

HT-7U装置位移快控电源及其控制系统设计

针对HT－7U装置等离子体位移快控电源低压大电流控制要求，提出了一种采用双PWM AC／DC变流器拓扑且易于多组并联的新颖控制方案；在分析了PWM AC／DC变流器d-q模型的基础上，设计了三闭环控制系统，特别采用了基于前馈的解耦控制和微分反馈控制，从而使系统获得了优良的动态性能，仿真结果证实了方案的正确性。     

升级EAST快控电源控制器研制

针对EAST快控电源缩短电流响应时间的要求,升级的快控电源控制器采用TMS320F28335替代原快控电源支路控制器中的TMS320F2812,实现响应和输出脉冲宽度调节(PWM)控制上的载波相移,提高系统等效开关频率,减小输出电压响应延时。经过实验验证,升级的快控电源控制器实现预定目标,有助于提升EAST装置抑制等离子体垂直位移不稳定性的能力。     

升级EAST快控电源控制器研制

针对EAST快控电源缩短电流响应时间的要求,升级的快控电源控制器采用TMS320F28335替代原快控电源支路控制器中的TMS320F2812,实现响应和输出脉冲宽度调节(PWM)控制上的载波相移,提高系统等效开关频率,减小输出电压响应延时。经过实验验证,升级的快控电源控制器实现预定目标,有助于提升EAST装置抑制等离子体垂直位移不稳定性的能力。     

频率自动跟踪超声波电源设计

针对超声波电源工作时负载状态改变,换能系统产生谐振漂移的问题,提出了一种基于STM32的频率自动跟踪超声波电源的设计。电源逆变电路采用带辅助网络的全桥结构,阻抗匹配电路选择了一种改进型的T型匹配网络,应用PWM移相调功技术控制电源的输出功率,通过数字鉴相技术得到电压电流的相位差作为电路谐振状态的反馈信号,结合STM32主控制器进行PI控制,调节PWM波的输出频率使电路始终工作于谐振状态,实现了谐振频率的自动跟踪。最后基于该设计方案,实际制作了一款应用于超声波清洗仪的电源,并通过实验验证了该电源具有输出功率稳定,负载适应性强,输出频率自动跟踪等特点。     

新EAST快控电源电压模式的探索

针对EAST快控电源大电流快速响应的要求,EAST第二代等离子体垂直位移主动反馈电源在保留第一代主动反馈电源电流控制模式的同时,也可实施电压控制模式,实现电流上升率的最大化。为解决其带来的高电压输出时频繁过流保护而导致能量倒灌引发直流侧过压保护的现象,采用限流保护进行改进。经实验验证,电压模式可大幅提升电源对于等离子体垂直不稳定位移的抑制能力。     

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针对EAST快控电源大电流快速响应的要求,EAST第二代等离子体垂直位移主动反馈电源在保留第一代主动反馈电源电流控制模式的同时,也可实施电压控制模式,实现电流上升率的最大化.为解决其带来的高电压输出时频繁过流保护而导致能量倒灌引发直流侧过压保护的现象,采用限流保护进行改进.经实验验证,电压模式可大幅提升电源对于等离子体垂直不稳定位移的抑制能力.     

基于悬浮拓扑的加速器脉冲电源设计

随着加速器技术的发展,重离子加速器脉冲电源工作频率逐步提高,电流上升速率逐步提升。脉冲电源磁铁负载具有阻感特性,其在电流波形上升段将吸收大量的无功,会对电网产生周期性强冲击;同时,快电流上升速率下的高精度要求,对电源设计提出了新的挑战。论文设计了一种基于电容储能的悬浮型H桥级联拓扑,利用电源自身储能电容和负载电感进行无功交互,实现了无功能量的内部循环,以减小对其对电网冲击;同时采用H桥级联多电平结合移相倍频控制,以保证电源快动态响应下的高精度需求。样机实验结果验证了电源拓扑和控制原理的可行性,为加速器快电流上升速率脉冲电源提供了一种新的解决方案。     

5MW中性束弧电源DC/DC变换器的设计与实现

中性束离子源弧放电具有气体放电等离子体的非线性特性,工作时还会受到气体压强、外磁场、阴极状态等因素的影响,采用晶闸管相控调压技术的弧电源很难实现对这种大功率电弧的稳定的闭环控制。为此,提出了一种多相多重的大电流DC/DC变换器,具有响应速度快、电流上升时间短、电流纹波小等特点,大幅提高了离子源弧放电闭环控制的稳定性。设计了滤波电感能量回馈电路,弧电源可以根据中性束系统的需要使弧电流快速减小0%~100%(可调),然后根据控制信号迅速恢复正常弧电流输出,形成一个弧电流凹坑。电源还采用超级电容储能技术,使电源体积减小了2/3,电网容量小于10kV·A。离子源放电时不会受到电网波动的影响,弧放电更加稳定。实验数据显示:该电源最大输出为220kW/1500A,电流纹波在1%以内,电流上升时间约100μs,最大超调量小于3%,可以满足5 MW中性束离子源及系统的要求。     

基于反向开关晶体管的重复频率脉冲电流源

 介绍一种基于新型大功率半导体反向导通型双晶复合晶体管(RSD)开关的重复频率脉冲电流源。重复频率脉冲源主要包括半导体RSD开关、快速可控硅和磁开关等元件。初步实验产生的脉冲峰值电流约6.2 kA，脉冲宽度约10 μs，电流上升率可达18 kA/μs，工作电压约1 kV，可工作于单次和重复频率1，10和100 Hz等状态。     

Pulsed laser cooling for cavity optomechanical resonators

A pulsed cooling scheme for optomechanical systems is presented that is capable of cooling at much faster rates, shorter overall cooling times, and for a wider set of experimental scenarios than is possible by conventional methods. The proposed scheme can be implemented for both strongly and weakly coupled optomechanical systems in both weakly and highly dissipative cavities. We study analytically its underlying working mechanism, which is based on interferometric control of optomechanical interactions, and we demonstrate its efficiency with pulse sequences that are obtained by using methods from optimal control. The short time in which our scheme approaches the optomechanical ground state allows for a significant relaxation of current experimental constraints. Finally, the framework presented here can be used to create a rich variety of optomechanical interactions and hence offers a novel, readily available toolbox for fast optomechanical quantum control.     

基于电流基准的开关变换器脉冲序列控制方法

提出和分析了一种新的开关DC-DC变换器控制方法,基于电流基准的脉冲序列(current referenced pulse train,CR-PT)控制方法.CR-PT控制方法通过在每个开关周期检测和比较变换器的输出电压和负载电流,在多个等级不同的预设脉冲中选取其一作为该周期的有效控制信号.以Buck变换器为例对CR-PT控制方法的工作原理、实现方式、控制规律、稳态和瞬态特性进行了详细研究.研究结果表明:CR-PT控制在具有瞬态响应速度快、设计和实现简单易行稳定性好等优点的同时,其稳态性能远优于已有的脉冲序列控制.     

基于FPGA的四轴飞行控制器的硬件系统设计

为提高四轴飞行器的数据采集与数据处理能力,降低四轴飞行器的功耗,研制了一种基于FPGA的四轴飞行控制器。飞行控制器以NIOS II处理器为控制核心,结合嵌入的SPI、I2C、UART等IP核实现了数据的实时采集与快速处理,并提出并行处理PPM解码和编码、超声波检测与控制、蜂鸣器控制的设计方案,利用VerilogHDL语言在FPGA上设计了这些并行处理功能模块,这些功能模块通过PIO核与NIOS II处理器连接,能够自主完成所规定的处理功能。经过多次飞行测试,四轴飞行器能够稳定的起飞和降落,快速的飞行,转弯,上升和下降,也能够避开障碍物,验证了四轴飞行控制器功能稳定,功耗较低,已达到设计的要求。     

Deterministic Generation of Macroscopic Entangled Coherent States for Distant Atomic Ensembles in Coupled Cavities

We proposes an efficient scheme for deterministic generation of entangled coherent states (ECSs) of effective bosonic modes realized by collective excitations of two separate atomic ensembles in coupled cavities. Our protocol is fast compare to the convectional dispersive interaction induced operation in a cavity-assisted system. In addition, the implemented evolution is independent on the cavity field states with the assistance of strong classical fields, and thus not sensitive to the thermal states of the cavities. Our analysis shows that the protocol is robust against the main decoherence sources and unavoidable parameter variations. Moreover, current experimental design provides us the potential of extending this deterministic scheme to multimode case.     

制冷机冷却型超导磁体系统用电流源保护控制系统的实现

随着超导技术和制冷技术的相互促进和共同发展 ,制冷机直接冷却的超导磁体系统已从概念设计走向实际应用。电流源保护控制系统是超导磁体系统的重要组成部分 ,其主要作用是为超导磁体系统提供稳定电流并实现可靠的保护控制。文中首先分析了制冷机冷却型超导磁体系统用电流源的工作过程及其特殊的控制和保护要求 ,然后设计了一个以单片机为核心的自动保护控制系统。     

光电跟踪仪多传感器数据采集研究

光电跟踪仪数据采集是利用DSP处理技术及多总线结构,实现电视跟踪通道、红外跟踪通道、激光测距机、光纤陀螺仪等多传感器数据的提取,并采用CPCI总线技术结合双端口存储器（双端口RAM）实现系统中信息的快速传输,为光电跟踪仪伺服控制系统提供可靠的数据信息。介绍数据采集系统的设计思想及工作原理,重点研究系统中各传感器的控制方式和接口设计等,并简要说明各系统之间的信息传输方式。     

Invariant‐Based Pulse Design for Three‐Level Systems Without the Rotating‐Wave Approximation

In this paper, a scheme is put forward to design pulses which drive a three‐level system based on the reverse engineering with Lewis‐Riesenfeld invariant theory. The scheme can be applied to a three‐level system even when the rotating‐wave approximation (RWA) can not be used. The amplitudes of pulses and the maximal values of detunings in the system could be easily controlled by adjusting control parameters. We analyze the dynamics of the system by an invariant operator, so additional couplings are unnecessary. Moreover, the approaches to avoid singularity of pulses are studied and several useful results are obtained. We hope the scheme could contribute to fast quantum information processing without RWA.