HL-2A装置磁场电源系统

描述了国内第一个具有偏滤器的大型托卡马克装置的大功率脉冲磁场电源系统.电源主回路主要由飞轮脉冲发电机、整流变压器、晶闸管变流设备、硅整流器、开关网络等组成.通过采用多项关键技术措施,解决了硅整流器直接并联下两发电机输出平衡,并联多个整流器的电流平衡,适合大频率范围动态变化的恒角移相控制,大电流六相整流器全关断检测,先进的监控和脉冲高压强流检测等难题.实验结果表明,其性能指标很好地满足了装置实验的要求.     

嵌入式预充电电源控制系统的设计与实现

研制了基于PC/104总线为核心的嵌入式预充电电源控制系统,重点阐述了该控制系统的硬件结构与软件设计;该控制系统以SBC-4680为控制系统主板,通过PC/104总线控制PCM-5120模拟量输入输出卡,控制PCM-5134的IO和定时计数卡,同时制作相应的接口电路及看门狗电路,在DOS操作系统中,利用C++编写底层软件,控制中采用PID算法及特殊数据处理方法,利用VB编写上位机操作界面与图形显示软件,实现与底层软件的以太网通信、信号的实时传输、显示与处理;实验证明,采用此预充电控制系统以后,使高压电源的波头质量得到极大提高,既消除了震荡,又避免了电压跌落等情况的出现,同时该电源的控制精度达到1%,因此,该控制系统完全满足电源控制及保护需要。     

大功率四极管调制器的特性分析及控制研究

本文研究了HL-2A装置中大功率四极管调制器的特性,提出一种根据四极管调制器的恒流曲线,对其进行线性插值拟合的建模思路,并得到有效的调制器数学模型。在这种模型的基础上,研究了调制器控制的闭环反馈策略,验证了PI反馈控制作为HL-2A装置中大功率四极管调制器的控制策略是合适的。     

星点高压电源测量与控制系统的抗干扰设计

星点高压电源是为中国环流器二号A装置的辅助加热系统提供高压的一套重要高压电源,为保证星点高压电源控制系统稳定运行,在分析干扰源产生、分类及作用机理的基础上,从硬件和软件两方面对测量控制系统进行抗干扰设计.硬件方面主要是通过改善电源、滤波处理、接地等方面采取措施,软件则是采用多种数字滤波相结合的方法减少干扰.实践证明:适当的抗干扰设计确实能增强控制系统的可靠性,提高星点高压电源的控制精度.     

基于FPGA的晶闸管数字触发器

介绍了将用在中国环流器2号A（HL-2A）装置磁场电源系统中的晶闸管数字触发器，阐述了其工作原理。利用自适应预测技术克服了同步输入信号的频率变化和畸变对触发器性能的影响和干扰。     

基于PSM技术高压脉冲电源的模拟实验

PSM控制方法是通过多组PWM脉冲信号按一定的控制时序步进控制众多串联的直流斩波器循环工作,并调制它们的输出电压脉冲宽度来实现总输出电压的调整.基于PSM技术和开关器件的高压脉冲直流电源系统构成简单,操作简洁,能够实现输出高功率,且具有系统输出级储能小,关断时间短,维护方便等特点.本文通过6开关模块PSM电源的仿真和实验,实现了PSM控制模式和高功率的输出,为进一步开发中国环流器2号A装置(HL-2A)60kV/1MW/3s二级加热高压脉冲电源提供了坚实的基础.     

中国环流器2号A装置(HL-2A)供电总体方案

另外,无感驱动和辅助加热装置需要一套总容量为20MVA,脉冲工作时间3 s的直流高压电源。 由以上各供电系统要求可知,要求HL-2A供电系统的整体脉冲容量和释能能力至少分别达到300MVA和1200MJ左右。其中环向场需要的供电容量和能量至少分别为170MVA和1000MJ;所有极向场(欧姆、垂直场、径向场、多极场与补偿场)和无感驱动与辅助加热装置需要的供电容量和能量至少为125MVA和200MJ,且其交流脉冲电源应具有较高的频率,以满足它们的快速调节性。     

高压线性光纤隔离系统研制

高压供电系统中,需要实现高压主回路与控制、测量系统之间的信号隔离传输,光纤隔离传输不但在电气上可满足高压绝缘要求,且具有较强的抗电磁干扰能力。介绍了利用光纤进行模拟信号高压隔离传输的两种方法及隔离传输系统的结构,给出了模拟信号隔离传输的设计方案。实验结果表明,该光纤隔离系统较好地利用了光发射器线性工作段,实现了供电系统测试电路与被测电路间模拟信号的高电位隔离传输。     

巧用TCA785构成适应宽频率范围的晶闸管触发器

介绍了一种应用TCA785及频率／电压变换器构成的三相同步电压频率自适应触发器，该触发器可自动跟踪同步输入电压频率的大范围变化。不但详细介绍了该触发器的工作原理和工作波形，而且给出了其实用效果。     

基于PLC的HL-2A装置大功率电源监控系统

为保证核聚变实验装置HL-2A的大功率磁场电源系统的正常可靠运行,电源逻辑与控制保护系统采用了以西门子可编程序控制器(PLC)为核心的设计方案.此系统由2台上位监控机、1个PLC主站和4个由ET200M组成的子站构成,通过Profibus现场总线通讯,软件采用西门子STEP7和WinCC组态软件.给出了大功率电源控制系统的控制要求、功能和工作原理以及系统PLC硬件构成图和软件流程框图,总结了系统研制中一些实际问题的解决办法.该系统实现了电源运行的自动控制、状态监测、系统管理及故障诊断和事故保护报警等功能,已研制调试完毕,并正式投入运行.应用结果表明,该系统设计合理,运行稳定可靠,较好地满足了物理实验对电源控制的要求.