金海[1]2002年在《高性能高压脉冲电源的研究》文中研究指明本文首先介绍了ECRH对于TOKAMAK物理实验的重大意义，以及ECRH系统的组成，重点是ECRH运行所必须的回旋管阴极负高压电源。本文不仅探讨了实现高压脉冲电源的理论，提出了实现方案，而且从实践的角度加以验证，还对相关资料进行系统整理和研究，理清了负高压电源反馈控制系统的组成及其控制机理。运用MATLAB-simulink工具，对负高压电源的反馈控制进行了模拟仿真，从仿真的结果来看，该控制系统能够满足负高压电源的-80KV，约100mS脉宽，0.3％精度的技术要求，而实验结果也验证了我们的设计是完全可行的。另外，我们在系统的电磁兼容性方面做了大量的工作，文中提出了许多提高系统电磁兼容性的方法，并在实践中得到验证。文中也详细叙述了CAGE、REMOTE CONTROL和LOCAL CONTROL系统各单元的功能、各单元之间的信号联系，以及CROWBAR保护系统。 本论文的研究和实验，对建成60GHz的ECRH系统，使之投入我国的HT-7托卡马克物理实验，并最终在我国建成110GHz的ECRH系统，都具有实际的指导意义
杜少武[2]2004年在《ECRH负高压脉冲电源的研究》文中认为受控热核聚变具有安全、无污染和取之不竭等优点，将成为人类未来主要能源的观点已为世界各国所接受。因此受控热核聚变的研究成为能源界对新能源研究的一个重要研究方向。托卡马克就是重要的备受关注的受控热核聚变实验装置。 在托卡马克中，要实现等离子体聚变点火，必须具备叁个条件，即等离子体的温度、密度和能量约束时间，其中等离子体的温度要求在10KeV(1eV=10000℃)以上。为了能将等离子体加热到聚变临界温度以上，人们采用了多种加热方法，其中电子回旋共振加热(ECRH)是受控热核聚变研究中采用的主要等离子体加热手段之一，这种方法采用回旋管产生电子回旋共振波对等离子体加热。在ECRH系统中，一个基于四极管的负高压脉冲电源是支持回旋管工作的关键组件，要求很高的性能。 论文主要涉及ECRH系统中负高压电源的研究。针对四极管的非线性特点和电源的控制要求，并结合数学分析和仿真、控制理论和控制系统设计，实现了满足要求的高性能ECRH系统。主要工作可概述如下： 1、分析了大功率四极管控制特性，并在此基础上，提出一种通过曲线拟合的方法推导出大功率四极管的非线性数学模型； 2、根据推导出的数学模型，采用带前馈的PI调节器，对电源在不同的工作状态下进行仿真，通过调节控制器参数均可得到较满意的仿真结果，证明数学模型是正确的； 3、设计了带前馈的PI调节器，在不同的给定和负载(假负载—电阻负载)下进行了实验研究，在每种工作状态下，通过调节控制器参数均可以使系统的阶跃响应达到最佳(基本满足要求)； 4、通过大量的仿真和实验证明，电源控制器可以采用变结构带前馈的PI调节器，控制器参数和ECRH负高压电源的工作状态有关，并通过仿真和曲线拟合的找出控制器的控制参数与ECRH负高压电源状态参数之间的数学关系，减少变结构控制中参数估计的运算工作量，使ECRH负高压电源实现数字控制成为可能； 5、对ECRH负高压电源的数字控制进行了探讨； 6、研究了ECRH负高压电源系统各环节的保护特性，设计出相应的保护电路，实验证明设计出的保护电路对ECRH负高压电源系统的安全运行提供了可靠的保障； 7、对ECRH负高压电源的电磁兼容性进行了研究，分析了高压通电导线周围的静电场和通电导线周围的磁场对ECRH负高压电源系统控制线路的影响，采用了一些行之有效的屏蔽与抗干扰措施； 8、根据ECRH系统在调试和运行状态对高压脉冲电源的不同要求，设计了基于PIC单片机的Gate信号发生器，该发生器设置方便，使用灵活；
杜少武, 张崇巍, 丁同海, 徐宁, 刘宝华[3]2004年在《ECRH负高压脉冲电源控制系统的研究与设计》文中研究表明负高压脉冲电源是ECRH系统最重要的组成部分之一,文中分析了ECRH负高压脉冲电源的组成及工作原理。根据控制要求设计出系统各环节的工作电路,设计出带有前馈的PI调节器,利用MATLAB仿真确定出调节器参数,并根据MATLAB仿真结果进行实验,实验表明,系统具有良好的控制特性。
杜少武, 丁同海, 徐宁, 刘宝华, 张崇巍[4]2003年在《ECRH负高压脉冲电源系统保护特性研究》文中研究说明研究了ECRH负高压脉冲电源系统各环节的保护特性,设计出相应的保护电路。实验表明,设计出的保护电路对系统的安全运行提供了可靠的保障。
罗小平, 杜鹏英, 杜少武[5]2011年在《基于CMAC神经网络的ECRH负高压脉冲电源自适应控制策略研究》文中研究说明为解决因四极管造成系统非线性和敏感性而导致ECRH系统中负高压脉冲电源控制效果不够理想的问题,利用CMAC神经网络设计了直接逆模型控制系统,并对CMAC跟踪动态给定的情况进行了仿真实验。结果表明,该学习控制策略改善了ECRH负高压脉冲电源的控制效果,具有较强的自学习和自适应能力且易于实现。
杜少武, 丁同海, 徐宁, 刘宝华, 高衡初[6]2003年在《ECRH负高压脉冲电源系统控制特性研究》文中研究说明负高压脉冲电源是ECRH系统最重要的组成部分之一。电源系统工作的可靠性与稳定性直接影响整个ECRH系统的运行。给出了电源系统各环节的动态数学模型,设计出带有前馈的PI调节器。利用MATLAB仿真确定了调节器参数。实验结果显示,该电源系统具有较好的控制特性。
杜少武, 丁同海, 徐宁, 刘宝华[7]2002年在《ECRH负高压脉冲电源系统的电磁兼容性研究》文中研究表明负高压脉冲电源是ECRH系统最重要的组成部分之一 ,其工作的安全与可靠性直接影响整个系统运行。分析了空间电磁干扰的基本理论 ,针对空间电磁干扰与其他干扰源 ,从系统的安全防护、信号传输、制作工艺等方面 ,提出了几种抗干扰措施。仿真与实验表明 ,提出的几种抗干扰措施具有较明显的抑制干扰的作用。
杜鹏英, 罗小平, 杜少武[8]2010年在《积分分离的电子回旋共振加热高压脉冲电源模糊控制研究》文中研究指明基于四极管的电子回旋共振加热负高压脉冲电源是支持回旋管工作的关键组件,对稳态误差精度和响应速度等性能有较高的要求。分析了电源系统的工作原理,给出了数学模型。针对四极管的非线性特点和电源的控制要求,将智能控制方法与电源技术相结合,提出积分分离模糊控制器的控制策略。通过仿真实验,与传统PID控制策略进行比较,结果表明,该控制器具有抑制超调、自适应自调节的功能,为实现高性能的负高压脉冲电源提供了一种新的控制策略,同时也为智能化数字控制的实现打下基础。
丁同海, 刘保华, 姜书方[9]2001年在《ECRH负高压电源的反馈控制》文中认为介绍一种利用大功率四极调整管的调整特性进行串联反馈调节 ,在反馈环节中采用新型带预置值的积分器的高精度的负高压电源。解决了ECRH系统所要求的电压 - 80kV、脉宽10～ 10 0ms、电压稳定度为 99 7%的负高压电源的关键技术问题 ,并通过PSPICE软件仿真 ,验证了方案的现实可行
马少翔[10]2015年在《100kV PSM高压电源相关技术研究和系统实现》文中进行了进一步梳理要实现核聚变必须将等离子体加热到10keV以上,欧姆加热等常规的加热方式远远无法将等离子体加热到点火温度,因此必须采用辅助加热手段。而高压电源是聚变装置辅助加热系统的关键组成部件,直接影响辅助加热的功率和效率。J-TEXT装置是我国高校中唯一的中型常规托卡马克实验装置,为了在J-TEXT装置上开展电子回旋共振加热(Electron Cyclotron Resonance Heating, ECRH)实验,需要研制一套高压电源系统给电子回旋管供电。本论文针对J-TEXT装置ECRH系统对高压电源的要求,开展了100kV脉冲阶梯调制(Pulse Step Modulation, PSM)高压电源相关技术的研究,并研制了一套100kV/60A PSM高压电源系统。本论文的具体工作包括：开展PSM高压电源拓扑结构研究,通过对国内外大型聚变装置辅助加热系统所采用的PSM高压电源进行分析和对比,重点研究和探讨了PSM高压电源的变压器结构方案、电源模块结构方案的优缺点,并结合J-TEXT装置ECRH系统的具体情况,对100kV/60A PSM高压电源的整体方案进行了设计。采用一级干式多绕组变压器同时实现电压隔离和多路降压输出,由于无需第一级油浸式隔离变压器,简化了系统结构,降低了损耗,极大地缩减了成本和占用空间,且便于维护,同时有效减小了系统分布电容,提高了负载安全性。本文提出并采用的拓扑结构可为今后百千伏级辅助加热高压电源的结构设计提供参考,具有较强推广价值。开展PSM高压电源模块设计方法研究,研究了电源模块主电路的优化设计和参数计算方法,全面分析了电源模块的控制和保护需求,结合工程经验,探讨了电源模块的电磁兼容、散热和空间布局等问题,完成了750V/60A PSM电源模块的优化设计、系统实现和性能测试。测试结果表明本论文所研究的电源模块设计方法有效、可行,所设计的电源模块效率高、响应快、保护迅速可靠,完全满足100kV/60A PSM高压电源的需求。开展控制系统硬件方案的研究,设计了基于面向仪器系统的PCI扩展(PCI extensions for Instrumentation, PXI)技术的控制器,通过PXI总线控制FPGA板卡输出模块控制信号并监测故障信号,具有结构紧凑、响应速度快、抗干扰能力强等优点,且符合ITER控制、数据访问和通信(Control, Data Access and Communication, CODAC)规范,可以直接接入J-TEXT CODAC系统。该控制器为PXI技术在国内聚变辅助加热高压电源上的成功应用,且具有较高拓展性,对今后高压电源控制系统设计具有一定参考价值,同时也对ITER CODAC相关技术进行了补充与发展。开展PSM高压电源的控制策略研究,在传统的移相PSM控制策略基础上提出了一种新的排队PSM控制策略,可有效提高电源系统的动态性能,同时算法相对简单,对控制器资源占用少,在硬件上更容易实现。该控制策略目前在国内未见公开报道,对聚变高压电源控制及运行具有较强参考价值。为验证所研究的PSM高压电源技术的可行性,完成了100kV/60A PSM高压电源系统的设计、实现和测试。测试结果表明,PSM高压电源系统的输出参数完全达到设计要求；本论文提出的排队PSM控制策略,可将故障响应时间缩短到60μs(原1.4ms),有效地了提高PSM高压电源的响应速度。本论文所研制的PSM高压电源系统运行良好,而且响应速度快、保护时间短,可满足J-TEXT装置ECRH系统的技术要求。
参考文献：
[1]. 高性能高压脉冲电源的研究[D]. 金海. 合肥工业大学. 2002
[2]. ECRH负高压脉冲电源的研究[D]. 杜少武. 合肥工业大学. 2004
[3]. ECRH负高压脉冲电源控制系统的研究与设计[J]. 杜少武, 张崇巍, 丁同海, 徐宁, 刘宝华. 电工电能新技术. 2004
[4]. ECRH负高压脉冲电源系统保护特性研究[J]. 杜少武, 丁同海, 徐宁, 刘宝华, 张崇巍. 核聚变与等离子体物理. 2003
[5]. 基于CMAC神经网络的ECRH负高压脉冲电源自适应控制策略研究[J]. 罗小平, 杜鹏英, 杜少武. 原子能科学技术. 2011
[6]. ECRH负高压脉冲电源系统控制特性研究[J]. 杜少武, 丁同海, 徐宁, 刘宝华, 高衡初. 核聚变与等离子体物理. 2003
[7]. ECRH负高压脉冲电源系统的电磁兼容性研究[J]. 杜少武, 丁同海, 徐宁, 刘宝华. 电力电子技术. 2002
[8]. 积分分离的电子回旋共振加热高压脉冲电源模糊控制研究[J]. 杜鹏英, 罗小平, 杜少武. 原子能科学技术. 2010
[9]. ECRH负高压电源的反馈控制[J]. 丁同海, 刘保华, 姜书方. 核聚变与等离子体物理. 2001
[10]. 100kV PSM高压电源相关技术研究和系统实现[D]. 马少翔. 华中科技大学. 2015