4.6GHz/250KW环行器温度补偿器的设计与实现
发布时间：2022-02-17 17:23
环行器是4.6GHz/6MW低杂波系统传输线的重要组成部分,在EAST实验放电期间能够吸收从负载反射回来的大功率微波能量,起到了保护速调管的作用。在高功率长脉冲的工作条件下,环行器的性能会受到温度变化的影响。温度补偿器正是为了补偿这种影响而设计的。本文详细阐述了温度补偿器的工作原理以及软硬件设计,研究并解决了环行器性能受温度影响的问题。论文首先简要介绍了 EAST低杂波电流驱动系统,描述了环行器在低杂波系统中的作用以及工作原理,进而详细分析了温度对环行器性能的影响。在此基础上提出了利用温度补偿器来补偿温度对环行器性能造成的影响。温度补偿器的工作原理和软硬件设计是本文的重点。环行器的特性是能够定向传输微波,这种特性主要是靠铁氧体来实现的。铁氧体以及为铁氧体提供偏置磁场的磁钢特性会受到温度的影响,导致环行器的性能受到影响。温度补偿器的原理就是在磁钢的周围缠绕线圈并通以电流,来补偿温度变化对环行器性能造成的影响,电流的大小是通过测量环行器水冷管入水口温度、出水口温度以及环境温度并通过相关的算法计算得到的。温度补偿器的硬件设计包括温度测量模块、信号传输模块、可控直流电流源、主控模块以及显示模块...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 世界能源问题及其发展趋势
1.2 核聚变装置与计划
1.2.1 EAST装置
1.2.2 JET装置
1.2.3 Tore Supra装置
1.2.4 ITER计划
1.3 低杂波电流驱动( LHCD)系统
1.3.1 LHCD系统的主要作用
1.3.2 EAST LHCD系统进展
1.3.3 4.6GHz/6MW LHCD系统组成部分
1.4 论文的研究意义和内容
第2章 温度补偿器的工作原理
2.1 环行器工作原理
2.2 铁氧体差相移器
2.3 铁氧体温度对环行器性能的影响
2.3.1 铁氧体的温升
2.3.2 铁氧体温度对差相移量的影响
2.3.3 差相移量对环行器隔离度的影响
2.4 环境温度对环行器性能的影响
2.5 环行器温度补偿器
2.6 本章小结
第3章 温度补偿器的硬件设计
3.1 温度补偿器总体框图
3.2 温度测量模块
3.2.1 热电偶
3.2.2 温度巡检仪
3.3 信号传输模式
3.4 可控直流电流源
3.4.1 线圈产生的磁场
3.4.2 可控电流源原理
3.4.3 电流源主电路
3.4.4 半桥驱动电路
3.4.5 DSP电路
3.4.6 保护电路
3.4.6.1 温度保护电路
3.4.6.2 开路保护电路
3.4.6.3 输入电压保护电路
3.4.6.4 输出电流保护电路
3.4.7 通讯电路
3.4.8 旋钮调节输入电路
3.4.9 电压转换电路
3.5 主控模块
3.5.1 主控MCU
3.5.2 通讯电路
3.6 显示模块
3.6.1 LED数码管显示模块
3.6.2 LCD液晶显示模块
3.7 温度补偿器整机
3.8 本章小结
第4章 温度补偿器的软件设计
4.1 温度补偿算法
4.1.1 温度补偿算法的研究方法
4.1.2 250KW/4.6GHz高功率测试台
4.1.3 温度补偿算法数据测试
4.1.4 温度补偿算法数据拟合
4.1.4.1 温度补偿算法模型
4.1.4.2 数据拟合软件Origin
4.1.4.3 数据拟合结果
4.2 电流源软件设计
4.2.1 电流源控制方法
4.2.2 电流源通信协议
4.2.3 电流源软件开发平台CCS
4.2.4 电流源程序流程图
4.3 主控MCU软件设计
4.3.1 主控MCU与温度巡检仪通信协议
4.3.2 LED驱动程序
4.3.3 LCD驱动程序
4.3.4 主控MCU软件开发平台
4.3.4.1 集成开发环境MPLABX IDE
4.3.4.2 C语言编译器MPLABXC8
4.3.4.3 编程器PICkit3
4.3.5 主控MCU程序流程图
4.4 本章小结
第5章 温度补偿器的测试
5.1 带温度补偿器的环行器测试
5.2 不带温度补偿器的环行器测试
5.3 改变温度补偿算法后的测试
5.4 测试结果分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 论文创新点
6.3 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈RS232和RS485串行通讯[J]. 吴皓月,李旭东,赵亮. 中国新通信. 2016(20)
[2]核聚变将最终成为未来的能源吗?[J]. 陈永静,葛智刚,刘丽乐. 科学通报. 2016(10)
[3]PID控制算法综述[J]. 谭加加,刘鸿宇,黄武,吴先华. 电子世界. 2015(16)
[4]浅谈Modbus协议及其应用[J]. 栗小宽. 科技创新导报. 2015(06)
[5]X波段高功率差相移式波导环行器优化设计[J]. 刘峰,曲冬梅. 磁性材料及器件. 2014(05)
[6]基于SPI总线协议的字符设备驱动程序[J]. 付兴武,张军,王洋. 计算机系统应用. 2013(02)
[7]浅谈温度测量的发展现状[J]. 杨秋兰. 科技传播. 2010(14)
[8]EAST 2MW/2450MHz低杂波电流驱动系统综述[J]. 赵连敏,单家方,刘甫坤,贾华,王茂,刘亮,王晓洁,徐旵东,张长虹,李军,低杂波电流驱动小组. 核电子学与探测技术. 2009(05)
[9]基于单片机的数控电流源设计[J]. 陈德俊,王玉山. 电源世界. 2009(09)
[10]基于单片机的数控电流源设计[J]. 陈德俊,王玉山. 电源世界. 2009 (09)
硕士论文
[1]多路温度巡检仪的设计与实现[D]. 刘欣.大连理工大学 2014
[2]低杂波电流驱动（LHCD）系统的研究[D]. 宋卫国.安徽理工大学 2005
本文编号：3629813
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 世界能源问题及其发展趋势
1.2 核聚变装置与计划
1.2.1 EAST装置
1.2.2 JET装置
1.2.3 Tore Supra装置
1.2.4 ITER计划
1.3 低杂波电流驱动( LHCD)系统
1.3.1 LHCD系统的主要作用
1.3.2 EAST LHCD系统进展
1.3.3 4.6GHz/6MW LHCD系统组成部分
1.4 论文的研究意义和内容
第2章 温度补偿器的工作原理
2.1 环行器工作原理
2.2 铁氧体差相移器
2.3 铁氧体温度对环行器性能的影响
2.3.1 铁氧体的温升
2.3.2 铁氧体温度对差相移量的影响
2.3.3 差相移量对环行器隔离度的影响
2.4 环境温度对环行器性能的影响
2.5 环行器温度补偿器
2.6 本章小结
第3章 温度补偿器的硬件设计
3.1 温度补偿器总体框图
3.2 温度测量模块
3.2.1 热电偶
3.2.2 温度巡检仪
3.3 信号传输模式
3.4 可控直流电流源
3.4.1 线圈产生的磁场
3.4.2 可控电流源原理
3.4.3 电流源主电路
3.4.4 半桥驱动电路
3.4.5 DSP电路
3.4.6 保护电路
3.4.6.1 温度保护电路
3.4.6.2 开路保护电路
3.4.6.3 输入电压保护电路
3.4.6.4 输出电流保护电路
3.4.7 通讯电路
3.4.8 旋钮调节输入电路
3.4.9 电压转换电路
3.5 主控模块
3.5.1 主控MCU
3.5.2 通讯电路
3.6 显示模块
3.6.1 LED数码管显示模块
3.6.2 LCD液晶显示模块
3.7 温度补偿器整机
3.8 本章小结
第4章 温度补偿器的软件设计
4.1 温度补偿算法
4.1.1 温度补偿算法的研究方法
4.1.2 250KW/4.6GHz高功率测试台
4.1.3 温度补偿算法数据测试
4.1.4 温度补偿算法数据拟合
4.1.4.1 温度补偿算法模型
4.1.4.2 数据拟合软件Origin
4.1.4.3 数据拟合结果
4.2 电流源软件设计
4.2.1 电流源控制方法
4.2.2 电流源通信协议
4.2.3 电流源软件开发平台CCS
4.2.4 电流源程序流程图
4.3 主控MCU软件设计
4.3.1 主控MCU与温度巡检仪通信协议
4.3.2 LED驱动程序
4.3.3 LCD驱动程序
4.3.4 主控MCU软件开发平台
4.3.4.1 集成开发环境MPLABX IDE
4.3.4.2 C语言编译器MPLABXC8
4.3.4.3 编程器PICkit3
4.3.5 主控MCU程序流程图
4.4 本章小结
第5章 温度补偿器的测试
5.1 带温度补偿器的环行器测试
5.2 不带温度补偿器的环行器测试
5.3 改变温度补偿算法后的测试
5.4 测试结果分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 论文创新点
6.3 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈RS232和RS485串行通讯[J]. 吴皓月,李旭东,赵亮. 中国新通信. 2016(20)
[2]核聚变将最终成为未来的能源吗?[J]. 陈永静,葛智刚,刘丽乐. 科学通报. 2016(10)
[3]PID控制算法综述[J]. 谭加加,刘鸿宇,黄武,吴先华. 电子世界. 2015(16)
[4]浅谈Modbus协议及其应用[J]. 栗小宽. 科技创新导报. 2015(06)
[5]X波段高功率差相移式波导环行器优化设计[J]. 刘峰,曲冬梅. 磁性材料及器件. 2014(05)
[6]基于SPI总线协议的字符设备驱动程序[J]. 付兴武,张军,王洋. 计算机系统应用. 2013(02)
[7]浅谈温度测量的发展现状[J]. 杨秋兰. 科技传播. 2010(14)
[8]EAST 2MW/2450MHz低杂波电流驱动系统综述[J]. 赵连敏,单家方,刘甫坤,贾华,王茂,刘亮,王晓洁,徐旵东,张长虹,李军,低杂波电流驱动小组. 核电子学与探测技术. 2009(05)
[9]基于单片机的数控电流源设计[J]. 陈德俊,王玉山. 电源世界. 2009(09)
[10]基于单片机的数控电流源设计[J]. 陈德俊,王玉山. 电源世界. 2009 (09)
硕士论文
[1]多路温度巡检仪的设计与实现[D]. 刘欣.大连理工大学 2014
[2]低杂波电流驱动（LHCD）系统的研究[D]. 宋卫国.安徽理工大学 2005
本文编号：3629813
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3629813.html
