基于晶闸管的PSM模块CROWBAR控制研究

根据大型全超导托卡马克核聚变实验装置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST)中性束注入(Neutral Beam Injection,简称NBI)加速极高压电源的特点,设计了基于晶闸管的脉冲分级调制(Pulse StepModulation,简称PSM)模块CROWBAR控制方法,在系统打火等严重故障情况下及时撤除高压以保护系统设备和人员安全。与传统引燃管CROWBAR保护相比,NBI加速极电源系统在每个PSM模块上并联晶闸管作为快速旁路开关,在CROWBAR动作后通过串联快速直流熔断器迅速切断电网与负载的连接。测试实验表明CROWBAR运行可靠稳定,具备抗干扰和快速动作能力,能够满足EAST对NBI系统的运行要求。     

采用脉冲阶梯调制技术的50kV、100A直流高压电源设计

EAST实验装置的辅助加热系统大功率直流高压电源要求调节方便、响应快捷和故障快速关断,为提高其输出参数而设计了一套50kV、100A等级的高压电源。该电源采用脉冲阶梯调制技术,利用50个不可控整流电源模块串联,控制各模块的开通和关断使输出电压在0～100%范围内调节,可实现快速动态响应和μs级的关断时间。模块串联运行和故障短路的测试结果表明其最大运行参数达57kV、108A,满足该系统的要求。     

EAST极向场电源系统SVC装置的测试与评估研究

为了满足实验先进超导托卡马克(EAST)高功率、高约束模式下电源稳定运行的需求,同时降低其电网电能质量的影响,EAST极向场磁体电源配套安装了相应的无功补偿及滤波装置静止无功补偿器(SVC).此处针对SVC装置,从运行效果、治理效果、性能分析等方面,对SVC装置进行了综合测试与评估.实验结果表明,SVC装置的综合性能在较大程度上满足电源系统稳定运行需求.     

新一代核聚变实验装置获突出成果

中科院合肥物质科学研究院消息：我国新一代“人造太阳”实验装置EAST中性束注入系统（NBI）测试台近日在进行大功率离子束引出实验过程中，首次成功获得兆瓦级强流离子束。     

IGCT测试用高压电源模块

设计了模块化的高压电源,并用于对IGCT的高压测试.介绍了高压电源模块的适用性、应用ARM处理器的优点,以及高压电源模块的结构和工作原理、电源模块的串联工作和优点.最后,通过IGCT的通断试验证明了高压电源模块系统在IGCT测试方面的可行性.     

基于FPGA广义预测比例-积分-微分控制在特种电源中的应用

针对数字控制的优势及大型超导托卡马克装置(EAST)中性束注入(NBI)系统中高压缓冲器偏置电源(特种电源)的控制要求,推导一种具有比例-积分-微分(PID)控制和广义预测控制(GPC)结构形式的广义预测PID控制(GPCPID)算法。详细介绍数字PID控制器及GPCPID控制器的设计、GPCPID算法的现场可编程门阵列(FPGA)编程实现及Modelsim仿真。实际应用测试表明,GPCPID能较好地应用在开关电源控制领域,在动态响应特性及稳定性方面,GPCPID算法优于PID控制算法。     

基于软启与缓冲功能的长脉冲电源模块

依托中国环流器二号M(HL-2M)装置等离子体加热和电流驱动需求,提高HL-2M装置物理实验参数,为开展NNBI加热系统设计,需开发新的大功率高压电源系统来加速引出的负离子源.采用国际上常用脉冲阶梯调制(PSM)高压电源技术和快控技术,建造一套200 kV/50 A/100 s高压电源系统.首先研制基于软启动和缓冲电路的大功率长脉冲开关电源单元,其额定输出参数为800 V/50 A/100 s.通过对此开关电源模块进行相关电气指标测试表明,电源模块的输出电压、电流、负载短路快速关断时间、电压上升和下降时间均达到设计要求.     

EAST高压氦气密托卡马克绝缘子测试与分析

为了确保装置整体安全可靠的运行,需对绝缘子进行可靠检测及分析。笔者介绍了EAST托卡马克绝缘子绝缘性能特殊的测试方法。通过有限元法对EAST托卡马克绝缘子进行分析,获得绝缘子不同轮廓的电场强度分布情况以及热应力分布情况,结果表明设计结构可靠。分析结果同时也为EAST绝缘子今后的改进提供了参考依据。     

平均电流法均流在数字DC/DC电源中的应用

针对两个数字控制DC/DC电源模块实现并联均流的问题,设计了一款由四个运算放大器组成的均流控制器,该控制器是基于平均电流模式的自动均流控制。介绍了数字控制电源系统的并联均流总体方案,重点分析设计了均流控制电路,研究了数字控制电源的电压反馈控制。通过在基于ADP1053数字式DC/DC电源模块上进行试验,验证了该均流控制电路的合理性。     

EAST中性束注入器打火保护的缓冲器设计

为了保护国家重大科学工程超导托卡马克聚变实验装置(EAST)的中性束注入器在高压打火故障时免受损坏,设计了一种简单可靠的缓冲器(snubber),它是一种不需要偏置电源电路的无源保护单元,而且采用空心变压器以避免铁心缓冲器带来的饱和限制,使设计简化。设计时首先分析放电回路并利用状态方程求解其等效电路。再根据已知的EAST中性束注入(NBI)电源的系统参数分析L、R、C对解的影响从而确定snubber优化的模型参数。通过放电回路的PSPICE建模仿真放电过程的结果与上面计算结果一致。设计的snubber经L、R和C的合理匹配满足了不同的传输线长度和不同杂散电容的NBI电源系统,具有工程应用价值。