全固态高压调制器在HL-2A 装置辅助加热实验中的应用与分析.PDF

第 34 卷 第 2 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.34, No.2 2 0 1 4 年 6 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics June 2014 文章编号：0254−6086(2014)02−0141−06 全固态高压调制器在 HL-2A 装置 辅助加热实验中的应用与分析 李 青，宣伟民，姚列英，毛晓惠，王雅丽 (核工业西南物理研究院，成都 610041) 摘 要：采用对比分析的方法，对基于 TM703FB 四极管调制技术的高压调制器和基于 IGBT 串联技术的全 固态调制器的工作原理以及实验结果进行了对比分析。对比分析表明，采用 IGBT 串联技术的新型全固态高压调 制器相对采用电子管技术的传统高压调制器具有众多优点，在 HL-2A 物理实验中具有重要的应用价值。 关键词：HL-2A 装置；四极管；全固态；高压调制器 中图分类号：TL62 文献标识码：A 1 引言 情况下能快速关断高压，实现对装置的快速保护。 HL-2A 装置是我国进行核聚变研究的重要装 在 HL-2A 装置上投入应用的高压调制器是基 置，核聚变研究的一个主要工程目标就是要将等离 于一种 TM703FB 四极管的高压调制器，通过采用 子体加热到足够高的温度，以达到核聚变反应产生 合理的设计，使这种原本应用在短脉冲条件下的四 的条件。为此，在 HL-2A 装置上采用了多种辅助 极管成功的运用在 HL-2A 辅助加热实验的长脉冲 加热方式来对等离子体进行加热，现阶段聚变研究 工况中，但随着辅助加热装置对高压供电要求的不 中最有效的辅助加热方式主要是波加热和中性束 断提高，原有的基于四极管技术的高压调制器已不 注入加热，其中波加热方式又分为电子回旋加热、 能满足新加热装置的需要。因此，开展了对新型的 低杂波电流驱动以及离子回旋加热方式。 基于 IGBT 串联技术的全固态高压调制器的研究， 目前，HL-2A 装置主要采用了电子回旋加热、 并取得了一些成果。 低杂波电流驱动以及中性束注入三种加热技术，而 这三种加热装置都需要采用高压供电，在高压供电 2 工作原理及系统组成 过程中容易发生打火故障，而且装置昂贵，因此都 2.1 四极管高压调制器 [1] 四极管高压调制器的核心器件是一种高压大 对高压的调制和快速保护提出了很高的要求 。 HL-2A 装置的高压供电采用一个高压电源同 功率四极管，采用的型号是 TM703FB，这种调整 时为多个辅助加热装置供电的方式，为了提高放电 管需要提供灯丝电源，一栅控制电源，以及帘栅电 效率，每个辅助加热装置都需要有单独的快速保 源，并且当灯丝电源工作的时候，管子的内部温度 护，因此必须在每个辅助加热装置和高压电源之间 会非常高，因此必须采用强制冷却的方式来对管子 增加一套高压调制器。这套高压调制器要求能对高 制冷。这种调制器主要是通过控制一栅电压来控制 [2] 压进行调制，以满足负载的供电要求，并且在故障 调制器的开通和关断的 。 收稿日期：2013−05