基于虚拟仪器技术的HL-2A装置1号NBI主控制系统的设计

发布时间：2021-10-16 14:41

　　中性束注入（NBI）加热是普遍使用的磁约束等离子体的辅助加热方式之一,国内外大中型托卡马克装置均配备了功率容量达几MW至几十MW不等的中性束注入加热系统。其中,控制系统作为整个NBI加热系统的“中枢神经”系统,其功能、可靠性和稳定性决定了NBI加热系统的运行效率。中国环流器二号A（HL-2A）装置1号NBI加热系统已运行十余年,其控制系统总体上是成功的,保障了系统安全可靠的工作,但逐渐暴露出诸多不足之处,比如工程走线量大、时序调制精度低且不灵活、人机交互界面不够人性化等。因此,本文在归纳总结了国内外聚变装置NBI控制系统的成功设计经验的基础上,结合HL-2A装置NBI加热系统的特点,最终决定利用先进的虚拟仪器技术、光纤隔离技术以及串行通信技术开发一种更可靠更高效的HL-2A装置NBI主控制系统。该主控制系统不仅具备原主控制系统的远程监控、逻辑互锁、参数设置等基本功能,而且系统的集成度、抗干扰能力及其功能的可扩展性都得到了很大的提升。本文首先介绍了磁约束核聚变领域中的中性束注入加热技术的工作原理与作用,以及目标装置HL-2A装置NBI加热束线的结构框架。详细阐述了现运行的HL-2A装置N... 

【文章来源】：南华大学湖南省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 虚拟仪器技术的发展与应用
        1.2.2 国内外NBI加热装置及其控制系统的发展现状
    1.3 本文的研究内容与结构安排
第2章 HL-2A装置NBI加热系统及其现运行的控制系统
    2.1 中性束注入加热技术的工作原理与作用
    2.2 HL-2A装置及其NBI加热系统
        2.2.1 HL-2A装置
        2.2.2 HL-2A装置NBI加热系统
    2.3 1~#NBI加热束线现运行的控制系统
    2.4 HL-2A装置NBI电源系统及其工作时序
        2.4.1 NBI电源系统
        2.4.2 NBI电源系统的工作时序
    2.5 基于Siemens PLC的 NBI电源时序控制与保护系统
        2.5.1 系统的硬件平台
        2.5.2 系统的软件程序设计
        2.5.3 系统设计的工程经验与不足
    2.6 本章小结
第3章 基于虚拟仪器技术的NBI主控制系统的设计
    3.1 基于虚拟仪器技术的NBI控制系统
    3.2 NBI主控制系统的软硬件开发平台
        3.2.1 LabVIEW开发环境
        3.2.2 NBI主控制系统的硬件平台
    3.3 NBI主控制系统的人机交互界面
    3.4 NBI电源高精度时序控制与保护系统的设计
        3.4.1 连续中性束短脉冲注入
        3.4.2 NBI电源高精度时序发生模块的程序设计
        3.4.3 NBI电源快速保护模块的程序设计
    3.5 NBI电源高精度时序控制与保护系统的测试与分析
        3.5.1 HOST层与FPGA层间的数据交互方式
        3.5.2 系统的性能测试与分析
    3.6 本章小结
第4章 基于NBI主控制系统的电源设备的故障诊断
    4.1 基于LabVIEW的 NBI主控制系统通讯功能的实现
    4.2 基于Lab VIEW的 NBI主控制系统的数据分析平台的设计.. ..
    4.3 NBI电源的智能故障诊断法
    4.4 NBI弧流电源的故障诊断
        4.4.1 NBI弧流电源的状态监测与数据分析
        4.4.2 基于Matlab/Simulink的弧流电源的仿真模型
        4.4.3 基于Matlab/Simulink仿真的弧流电源的故障字典
        4.4.4 弧流电源故障诊断的适用性说明与拓展
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 研究工作总结
    5.2 研究展望
参考文献
作者攻读硕士学位期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]测试总线的发展与展望[J]. 朱利文,于雷,金传喜.  现代防御技术. 2019(01)
[2]基于CompactRIO的中性束高压平台电源数据采集系统设计与应用[J]. 任磊磊,余佩炫,罗萃文,刘鹤,周建.  计算机测量与控制. 2019(01)
[3]HL-2M装置中性束注入加热系统研制进展[J]. 曹建勇,魏会领,刘鹤,邹桂清,杨宪福,张贤明,唐立新,罗萃文,余佩炫,耿少飞,周红霞,周博文,李青,何峰,罗怀宇,周健,任磊磊,潘春花,黄高扬,雷光玖,饶军,段旭如.  强激光与粒子束. 2018(10)
[4]基于LabVIEW与Multisim的火控系统半实物联合仿真方法[J]. 齐晓冰,朱斌,李佳亮.  计算机测量与控制. 2017(10)
[5]基于虚拟仪器的冷原子干涉时序控制系统[J]. 厉泽环,颜树华,贾爱爱,罗玉昆,胡青青,魏春华.  中国科技论文. 2016(08)
[6]HL-2A装置NBI加热束线束光学特性[J]. 余珮炫,魏会领,邹桂清,刘鹤,周红霞,杨宪福,周博文,曹建勇.  强激光与粒子束. 2016(05)
[7]EAST中性束注入控制系统设计[J]. 盛鹏,胡纯栋,宋士花,刘胜,NBI团队.  强激光与粒子束. 2014(10)
[8]NBI综合测试台真空监控系统设计[J]. 宋士花,刘胜,蒋才超,胡纯栋,谢远来,许永建.  真空科学与技术学报. 2014(04)
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[10]电路仿真与故障诊断技术研究[J]. 雒宝鹏,魏清新,杨波.  计算机测量与控制. 2012(10)

博士论文
[1]托卡马克装置控制系统设计与技术研究[D]. 郑玮.华中科技大学 2014

硕士论文
[1]铝离子光频标时序控制系统[D]. 秦承彬.华中科技大学 2014
[2]EAST中性束注入的能量损失研究[D]. 伍兴权.东华大学 2012
[3]J-TEXT托卡马克联锁安全系统设计[D]. 山琳洁.华中科技大学 2011
[4]激光冷却和俘获原子过程控制的研究[D]. 王奎龙.浙江大学 2008



本文编号：3439992