H1仿星器ICRH阻抗匹配控制系统研究
发布时间：2022-01-03 05:42
核聚变是通过将等离子体加热到一定温度来克服离子间的静电斥力,发生聚变反应,产生核能。离子回旋共振加热是聚变装置中常用来加热等离子体的辅助加热方式。在加热等离子体过程中,高频发射机经由传输线将功率馈入到天线系统,进而加热等离子体。当传输线特性阻抗与天线的输入阻抗相等时,传输效率最大,加热效率最高。加热过程中,等离子体参数快速变化,天线的输入阻抗也同样快速改变,如果线路阻抗不能跟随改变,加热效率将严重下降。因此等离子体的加热效率与离子回旋共振加热（Ion cyclotron resonance heating,ICRH）装置的阻抗匹配息息相关。本文利用仿真软件模拟了H1仿星器的ICRH装置的阻抗匹配系统。主要内容如下:首先利用有限元分析软件comsol搭建了H1仿星器的ICRH装置中的天线仿真模型,得到天线的输入阻抗,分析了天线的电磁场分布情况,研究了天线不同的几何参数对天线输入阻抗的影响。然后在comsol软件中建立了ICRH天线与等离子体耦合的仿真模型,通过仿真分析,研究了等离子体电子密度随时间变化的情况,得出了天线输入阻抗随电子密度的变化规律。针对步进电机控制真空可调电容器螺杆转动,...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ICRH天线实物图
8用户能够轻松提取信息并了解计算结果。本节讨论天线在真空中的电场辐射和输入阻抗，因此只选用射频物理场下的“射频，电磁波，频域”接口。本节中建立有限元仿真的步骤如下：先根据天线实物图来搭建一个三维几何模型，如图2.1所示为H1仿星器中实际的天线模型。图2.1中圆柱体即为功率馈入部分，中间是同轴线馈入，同轴线下方的部分连接圆柱体外部的其他系统共同作用。图2.1ICRH天线实物图1.如图2.2所示，其中的球体是模拟天线辐射的远场域。图2.2ICRH天线三维模型图2.根据相应尺寸设置几何模型的几何参数。3.几何模型的材料属性设置，在本仿真中，由于求解真空中的天线输入阻抗，因此模型在空气域中，在comsol材料库中选择空气，选择覆盖范围为所有域。天线的材料为铜。由于天线同轴线馈入所以在天线模型中一端模拟同轴线馈入，另一端模拟接地，形成电流闭环。同轴线外部设置的材料为聚四氟乙烯（Polytetra
9fluoroethylene，简写为PTFE）。图2.3ICRH天线激励源模拟同轴线馈入4.设置边界条件，本节中边界条件设置的重点在于集总端口的设置，集总端口也就是天线的激励源，由于是同轴线馈入电流因此集总端口的设置如图2.4和图2.5。图2.4天线集总端口选择图2.5天线集总端口设置
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID控制的步进电机建模与仿真[J]. 郭豪,李宝慧,赵树忠. 机械工程与自动化. 2018(02)
[2]EAST装置ICRH数据与信息管理系统设计[J]. 杨磊,赵燕平,陈照,张家辉,王建华. 核电子学与探测技术. 2016(10)
[3]Theoretical Analysis of Triple Liquid Stub Tuner Impedance Matching for ICRH on Tokamaks[J]. 杜丹,龚学余,尹岚,向东,李景春. Plasma Science and Technology. 2015(12)
[4]EAST离子回旋波加热快速阻抗匹配系统的研究[J]. 陈根,赵燕平,毛玉周,禹胜林. 原子能科学技术. 2013(07)
[5]基于Labview的液态调配器的远程控制[J]. 郑芬,赵燕平,毛玉周,郑高伟,陈根,何钟鑫,王磊,唐杰. 核电子学与探测技术. 2013(04)
[6]EAST-ICRH发射机宽频阻抗匹配网络的研究及实现[J]. 赵洪亮,毛玉周,陈根. 核电子学与探测技术. 2010(02)
[7]基于PLC-伺服电机的EAST—ICRH电容控制[J]. 肖化,赵燕平. 微计算机信息. 2009(01)
[8]基于Labview的ICRH发射机监控系统的开发[J]. 刘大明,赵燕平,罗家融,郁杰. 微计算机信息. 2007(34)
[9]基于虚拟仪器的液态调配器控制系统[J]. 曾现祥,王磊,张黎明,赵燕平. 微计算机信息. 2007(04)
[10]液态调配器控制系统[J]. 潘亚平,王洪元,李玉,赵燕平,王磊. 江苏工业学院学报. 2006(04)
博士论文
[1]EAST离子回旋共振加热相位和功率控制系统的研究[D]. 陈照.中国科学技术大学 2017
[2]ICRH天线系统与等离子体相互作用的理论研究[D]. 杜丹.南华大学 2015
硕士论文
[1]离子回旋加热（ICRH）天线阻抗匹配网络的优化研究[D]. 谭清懿.南华大学 2015
本文编号：3565685
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ICRH天线实物图
8用户能够轻松提取信息并了解计算结果。本节讨论天线在真空中的电场辐射和输入阻抗，因此只选用射频物理场下的“射频，电磁波，频域”接口。本节中建立有限元仿真的步骤如下：先根据天线实物图来搭建一个三维几何模型，如图2.1所示为H1仿星器中实际的天线模型。图2.1中圆柱体即为功率馈入部分，中间是同轴线馈入，同轴线下方的部分连接圆柱体外部的其他系统共同作用。图2.1ICRH天线实物图1.如图2.2所示，其中的球体是模拟天线辐射的远场域。图2.2ICRH天线三维模型图2.根据相应尺寸设置几何模型的几何参数。3.几何模型的材料属性设置，在本仿真中，由于求解真空中的天线输入阻抗，因此模型在空气域中，在comsol材料库中选择空气，选择覆盖范围为所有域。天线的材料为铜。由于天线同轴线馈入所以在天线模型中一端模拟同轴线馈入，另一端模拟接地，形成电流闭环。同轴线外部设置的材料为聚四氟乙烯（Polytetra
9fluoroethylene，简写为PTFE）。图2.3ICRH天线激励源模拟同轴线馈入4.设置边界条件，本节中边界条件设置的重点在于集总端口的设置，集总端口也就是天线的激励源，由于是同轴线馈入电流因此集总端口的设置如图2.4和图2.5。图2.4天线集总端口选择图2.5天线集总端口设置
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID控制的步进电机建模与仿真[J]. 郭豪,李宝慧,赵树忠. 机械工程与自动化. 2018(02)
[2]EAST装置ICRH数据与信息管理系统设计[J]. 杨磊,赵燕平,陈照,张家辉,王建华. 核电子学与探测技术. 2016(10)
[3]Theoretical Analysis of Triple Liquid Stub Tuner Impedance Matching for ICRH on Tokamaks[J]. 杜丹,龚学余,尹岚,向东,李景春. Plasma Science and Technology. 2015(12)
[4]EAST离子回旋波加热快速阻抗匹配系统的研究[J]. 陈根,赵燕平,毛玉周,禹胜林. 原子能科学技术. 2013(07)
[5]基于Labview的液态调配器的远程控制[J]. 郑芬,赵燕平,毛玉周,郑高伟,陈根,何钟鑫,王磊,唐杰. 核电子学与探测技术. 2013(04)
[6]EAST-ICRH发射机宽频阻抗匹配网络的研究及实现[J]. 赵洪亮,毛玉周,陈根. 核电子学与探测技术. 2010(02)
[7]基于PLC-伺服电机的EAST—ICRH电容控制[J]. 肖化,赵燕平. 微计算机信息. 2009(01)
[8]基于Labview的ICRH发射机监控系统的开发[J]. 刘大明,赵燕平,罗家融,郁杰. 微计算机信息. 2007(34)
[9]基于虚拟仪器的液态调配器控制系统[J]. 曾现祥,王磊,张黎明,赵燕平. 微计算机信息. 2007(04)
[10]液态调配器控制系统[J]. 潘亚平,王洪元,李玉,赵燕平,王磊. 江苏工业学院学报. 2006(04)
博士论文
[1]EAST离子回旋共振加热相位和功率控制系统的研究[D]. 陈照.中国科学技术大学 2017
[2]ICRH天线系统与等离子体相互作用的理论研究[D]. 杜丹.南华大学 2015
硕士论文
[1]离子回旋加热（ICRH）天线阻抗匹配网络的优化研究[D]. 谭清懿.南华大学 2015
本文编号：3565685
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3565685.html
