J-TEXT诊断中性束电源系统优化

发布时间：2020-06-08 23:01

【摘要】：诊断中性束(Diagnostic Neutral Beam,简称DNB)是电荷交换复合光谱系统的核心,而电荷交换复合光谱系统可用于诊断等离子体的离子温度、转动速度等重要参数。DNB电源系统是产生中性束的基础,其工作状态直接影响着DNB系统的运行状态。J-TEXT托卡马克DNB电源系统包括1套高压电源和1套低压电源系统。低压电源系统分为灯丝电源、弧电源、缓冲器偏置电源、抑制极电源及偏转磁体电源,是用来产生离子、引出束流的关键。DNB原低压电源系统年代较久,输出指标较差,并且时常发生故障,无法满足DNB正常运行的需求,因此本文对DNB低压电源进行了优化。结合DNB离子源热阴极电子发射和气体电离的原理,重点分析了离子源相应部件的属性,给出了灯丝电源和弧电源的需求。通过分析J-TEXT托卡马克原有DNB低压电源控制的实现方法并结合测试结果,找出了故障原因,由此提出了基于数字控制改善电源的方案。围绕数字控制方案,本文给出了优化后的功率主电路图。结合功率主电路图和DNB电源实际需求,提出了数字处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)在DNB低压电源中的基于PI调节的电压反馈控制策略。所有电源可以通过一个上位机来设置输出波形,所有波形参数以串口传输方式发送到DSP控制板,基于PWM(Pulse Width Modulation,简称PWM)技术实现电压环反馈控制。各套电源均可独立设置触发延时,所有电源通过并联触发的方式实现电源系统的协同工作。通过上位机设置所有电源的输出波形、高压电源触发信号、注气触发信号及光谱仪触发信号来实现DNB系统的正常运行。基于DNB低压电源的实际结构,论文利用MATLAB/SIMULINK的电路仿真,比较了不同的滤波元件参数对输出性能的影响,为功率主电路的滤波元件参数的选取提供了指导,经实验测试,升级后的DNB电源系统输出特性良好,延时情况得到了改善,纹波情况也得到了一定程度的优化,运行参数达到了DNB系统的基本运行要求。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL631.24

【参考文献】

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本文编号：2703775