HL—2A装置多极场电源初步设计

HL－2A装置的偏滤器需要4套电源为其负载线圈即多极场线圈供电，其目的是要产生出位于孔栏半径内的磁分界面，并保持其位形的稳定。根据装置的技术要求和运行指标，多极场电源在初步设计中确定了各电源的主电路接线型式，计算了主回路的基本参数，并用电磁暂态计算程序EMTP对多极场电源等效电路进行了模拟计算，给出了多极场线圈的电流波形及电源的功率能耗曲线。此外，对系统的逻辑控制、事故保护、参数测量进行了初步设计。     

HL-2A装置ECRH高压电源分析计算和模拟仿真

HL-2A装置电子回旋共振加热系统主要由4只68GHz，550kW，脉宽1s，管体接地，阴极电压-55kv，阳极电压25kV，电流25A的回旋管组成。本文介绍的ECRH高压电源是同旋管的主高压电源，它主要用于加速束电流，提供直流输入功率．主高压电源的稳定对有效地提高回旋管的电功率与微波功率的转换效率起着重要的作用。     

基于CAN 总线技术的PSM 电源远程控制通信系统

为提高HL-2A 装置辅助加热系统脉冲阶梯调制(PSM)电源的运行效率和操作可靠性,设计并实现了一种基于CAN 总线技术的远程控制通信系统。该系统采用载有SJA1000CAN 总线控制器的PCI 板卡以及TMS320F2812 微处理器分别作为上位机和下位机的通信终端,结合用户界面程序,实现了HL-2A 受控核聚变装
置辅助加热电源的远程控制,提高了其整体控制性能和操作效率。     

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针对HL-2A装置极向场电源晶闸管触发器系统同步信号波形畸变严重、频率不断变化的特点,通过分析和比较各种滤波器的滤波效果,提出了一个多级数字滤波器联合滤波的方案。利用MATLAB软件搭建了该滤波器的仿真模型,并对其进行了仿真分析,理论上证明了该方案的可行性。通过估计算法的延时,证明了该数字滤波器满足实时信号处理的要求。     

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介绍了HL-2A装置上用于二级加热系统的PSM高压脉冲电源的反馈控制系统.该电源控制系统以DSP+FPGA作为控制核心,输出112路驱动脉冲,以此来控制112个IGBT的通断,包括了驱动、通信、计算、反馈等部分,使电源系统输出稳定高压.设计了远程通信系统,其中基于VB的上位机与控制系统之间采用CAN总线技术来实现电源系统的相关参数设定及传输.DSP与FPGA实现了计算、反馈等功能.完成了相关的代码编写与系统测试.实验测试结果表明,该控制系统实现了高压电源的稳定输出,满足了实验的需求.     

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研制了HL-2A装置LHCD和ECRH系统使用的高压电源,其电源拓扑分别为晶闸管交流调压型和星点控制型高压电源,通过高压脉冲调制器给LHCD和ECRH系统供电,采用了波头补偿、前馈和反馈相结合的控制方法,弥补了电源拓扑本身固有的瞬态特性不足和发电机输出的不稳定性,使电源输出电压输出平顶的稳定度优于1%。介绍了高压电源的主回路结构,对高压电源的控制进行了论述,同时给出了实验结果。     

基于IGBT的大功率H桥快控电源控制策略

为了控制快速变化的等离子体垂直位移,研制了基于IGBT的大功率H桥快速可控电源,额定参数为500 V/3 kA。旧的快控电源由于结构以及控制策略的原因,导致IGBT关断过电压高、工作频率低、续流过程不可控产生的电压宽脉冲等问题。针对这些不足,新的H桥快速控制电源首先重新设计了电源的结构,使其更加紧凑,减小了电源的寄生电感,从而降低了IGBT的关断过电压。其次,通过改变电源的控制方式,电源的工作频率达到IGBT开关频率的2倍,增大了电源输出电压的频率,等效提高了电源的快速响应能力。同时,为电源重新设计了一种可控的续流方式,通过对IGBT的控制改变电路的续流回路,使续流过程可控。通过实验研究可知,电源的响应时间为125 s,在等离子体位移发生变化时电流能够快速响应,控制等离子体位移,保证托卡马克装置的正常放电,并且通过新的续流控制方式,使电源在续流时不会再出现续流不可控导致的宽电压脉冲问题,输出电压能够有效地跟踪给定电压值变化。     

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提出了一种大功率四极管调制器的嵌入式反馈控制系统的设计方法。该系统以DSP为控制核心,采用闭环反馈控制,开发了大功率四极管的高压端控制器,并在系统反馈信号传输中采用一种新的改进型VF光纤隔离传输方案,提高了反馈信号的传输速度。实验结果表明,该嵌入式反馈控制系统简化了HL-2A装置原有的系统,极大地提高了系统响应速度,改善了四极管输出性能,且工作可靠稳定。     

PSM高压电源反馈控制系统研制

介绍了HL-2A装置上用于二级加热系统的PSM高压脉冲电源的反馈控制系统。该电源控制系统以DSP+FPGA作为控制核心,输出112路驱动脉冲,以此来控制112个IGBT的通断,包括了驱动、通信、计算、反馈等部分,使电源系统输出稳定高压。设计了远程通信系统,其中基于VB的上位机与控制系统之间采用CAN总线技术来实现电源系统的相关参数设定及传输。DSP与FPGA实现了计算、反馈等功能。完成了相关的代码编写与系统测试。实验测试结果表明,该控制系统实现了高压电源的稳定输出,满足了实验的需求。