ITER稳态磁场测试装置磁体电源设计与控制研究

ITER稳态磁场测试装置可产生特定的磁场条件,从而对进入ITER项目现场的实验设备进行稳态磁场合格测试。磁体电源是一关键部件,为稳态磁体提供高精度稳定大电流。介绍了13.5kA稳态磁体电源基本拓扑结构。为提升电源效率,引入同步整流工作方式,提出了双电流闭环控制策略,配合载波移相调制方式,减小负载电流纹波,保证各支路间均流效果良好,使输出稳态磁体电流精度控制在0.5%以内。通过仿真和实验结果证明了该稳态磁体电源系统设计的合理性。     

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。     

三电平大功率并联逆变电源在EAST系统中的应用

针对EAST超导托卡马克装置中的等离子体位移快控电源大电流快速响应的要求，采用三电平结合移相PWM多重化技术，实现多组变流器并联运行，提高了变流器的等效开关频率控制性能，从而改善了电流波形品质。分析了快控电源系统的设计方案和控制方法，并针对移相PWM多重化技术，采用Matlab进行了仿真，验证了设计思想。实验结果表明，该系统设计方案合理、控制策略有效，具备良好的大电流输出和快速响应能力。     

快控电源支路控制器程序的远程升级研究

在 EAST 等离子体垂直位移快速控制电源(快控电源)的数字信号处理(DSP)执行控制程序远程升级中， 通过改变“二次引导”的顺序结构，提出一种新的“二次引导”结构。该结构不需要汇编语言的参与，使用 C 语言编写“二次引导”程序，同时将该结构与无线网络传输技术相结合，实现了对程序的远程升级固化。实验结果 表明，所提出的结合无线网络的“二次引导”结构能够实现对控制电源 DSP 程序的远程加密升级。     

高精度大功率双向可调电源设计

为满足ITER传感器测试平台对电源高稳态精度、高压及大电流性能需求，通过H桥级联载波移相方式对大功率电源进行设计，并进行谐波分析，有效地提高变流器等效开关频率，改善输出波形。经实验验证，取得较好效果。     

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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.     

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为了保障EAST快控电源系统的稳定运行,提出了一种适用于EAST快控电源的高频高压工作环境的交流绝缘监测技术.此方法利用电阻不平衡桥,通过交替投切电阻造成分压的变化,实时采集电压,计算出绝缘电阻值.搭建了Simulink仿真平台,分别将~220V市电和EAST快控电源输出作为电压输入进行实时绝缘监测仿真分析,波形与预期相符.经过实验验证,新方法能够准确完成220V市电交流输入的绝缘监测,并且在快控电源现场能正常工作,达到绝缘监测的精度要求.     

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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。